Экономическое сравнение электрических и водяных теплых полов

Введение.

Применение теплых полов для отопления помещений с постоянным пребыванием людей широко распространено в зарубежной проектировочной практике. Отечественные проектные организации тоже применяют это решение, так как оно положительно влияет на параметры микроклимата и тепловой комфорт людей. Напольное отопление также превосходит традиционные системы отопления по некоторым эксплуатационным характеристикам. Использование напольных систем отопления - актуальная задача, что подтверждается большим количеством публикаций, однако в основном внимание исследователей сосредоточено на определении теплоотдающей способности пола при различных конструктивных решениях. Цель исследования - провести экономический анализ систем водяного и электрического теплых полов.

Материалы и методы.

Экономический анализ систем напольного отопления проводится методом совокупных затрат. Определяются капитальные затраты и эксплуатационные расходы, которые суммируются по годам. Рассматриваются помещения площадью 5, 10 и 20 м2, в которых сравниваются системы водяного и электрического теплых полов. Регионом строительства является г. Москва. Тепловые потери помещений принимаются линейно зависимыми от площади.

Результаты.

Приведены таблицы значений капитальных затрат и эксплуатационных расходов для рассмотренных условий. Построен график совокупных затрат по годам для трех помещений с двумя типами систем отопления.

Выводы.

Несмотря на то что результаты представлены для частных случаев, из них можно получить более обобщенный вывод о том, что срок окупаемости напольной системы отопления зависит от площади помещения, а также, что для малых площадей целесообразнее применять электрический теплый пол. В качестве перспективы дальнейшего развития данной темы можно рассмотреть варианты расчетов, в которых будут учитываться другие способы раскладки труб; изменение потребления электроэнергии насоса в зависимости от длины контуров; прерывистое отопление.

1. Basok B., Tkachenko M., Nedbailo A., Bozhko I. Исследование энергетической эффективности системы напольного отопления сухого монтажа // Technology Audit and Production Reserves. 2018. Vol. 3. Issue 1 (41). Pp. 52-57. DOI: 10.15587/2312-8372.2018.135783

2. Liu Y., Wang D., Liu J. Study on heat transfer process for in-slab heating floor // Building and Environment. 2012. Vol. 54. Pp. 77-85. DOI: 10.1016/j.buildenv.2012.02.007

3. Jin X., Zhang X., Luo Y. A calculation method for the floor surface temperature in radiant floor system // Energy and Buildings. 2010. Vol. 42. Issue 10. Pp. 1753-1758. DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.05.011

4. Кремнева А.А., Коровина Л.С., Полуэктова В.Г. Оптимальное применение теплоизоляции для теплых полов с учетом минимизации теплопотерь в грунт на примере пеноплэкс // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. 2019. № 2 (15). С. 35-42.

5. Wu X., Zhao J., Olesen B.W., Fang L., Wang F. A new simplified model to calculate surface temperature and heat transfer of radiant floor heating and cooling systems // Energy and Buildings. 2015. Vol. 105. Pp. 285-293. DOI: 10.1016/j.enbuild.2015.07.056

6. Li Q., Chen C., Zhang Y., Lin J., Ling H. Simplified thermal calculation method for floor structure in radiant floor cooling system // Energy and Buildings. 2014. Vol. 74. Pp. 182-190. DOI: 10.1016/j.enbuild.2014.01.032

7. Wu X., Zhao J., Olesen B.W., Fang L., Wang F. A new simplified model to calculate surface temperature and heat transfer of radiant floor heating and cooling systems // Energy and Buildings. 2015. Vol. 105. Pp. 285-293. DOI: 10.1016/j.enbuild.2015.07.056

8. Cholewa T., Rosiński M., Spik Z., Dudzińska M.R., Siuta-Olcha A. On the heat transfer coefficients between heated/cooled radiant floor and room // Energy and Buildings. 2013. Vol. l66. Pp. 599-606. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.07.065

9. Tye-Gingras M., Gosselin L. Investigation on heat transfer modeling assumptions for radiant panels with serpentine layout // Energy and Buildings. 2011. Vol. 43. Pp. 1598-1608. DOI: 10.1016/J.ENBUILD.2011.03.004

10. Hernandez F.F., Lopez J.M.C., Gutierrez A.F., Munoz F.D. A new terminal unit combining a radiant floor with an underfloor air system: experimentation and numerical model // Energy and Buildings. 2016. Vol. 133. Pp. 70-78. DOI: 10.1016/j.enbuild.2016.09.040

11. Li H., Xi C., Kong X., Lin Z., Wang L. A comparative experimental investigation on radiant floor heating system and stratum ventilation // Sustainable Cities and Society. 2020. Vol. 52. P. 101823. DOI: 10.1016/j.scs.2019.101823

12. Клюева Н.А. Анализ систем водяного и электрического теплого пола // Современные проблемы и перспективы развития строительства, теплогазоснабжения и энергообеспечения: мат. IX Национальной конф. с Междунар. участием. Саратов, 2019. С. 141-143.

13. Королева А.Н. Выбор оптимального теплого пола для жилых помещений // Инновации природообустройства и защиты окружающей среды : мат. I Национальной науч.-практ. конф. с Междунар. участием. Саратов, 2019. С. 48-51.

14. Кантаков Р.Г. Экономическое сравнение водяного и электрического панельного отопления для жилого помещения // Дни студенческой науки: сб. докл. науч.-техн. конф. по итогам научно-исследовательских работ студентов Института инженерно-экологического строительства и механизации НИУ МГСУ. М., 2019. С. 354-358.

15. Бурмистрова С.Е., Кириллова А.А., Гаряев А.Б. Сравнение затрат на эксплуатацию водяного теплого пола и радиаторного отопления // Синергия наук. 2019. № 42. С. 501-510.

16. Низовцев М.И., Сахаров И.А. Определение тепловых и конструктивных параметров водяного теплого пола // Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий : сб. науч.-практ. конф. Новосибирск, 2013. С. 39-42.

17. Умеренкова Э.В., Умеренков Е.В., Насонова А.А., Голобоков А.С. Влияние системы «теплый пол» на параметры микроклимата помещения // Современные проблемы в строительстве: постановка задач и пути их решения : сб. науч. статей Международной научно-практ. конф. Курск, 2019. С. 180-182.

18. Юдаев И.В., Токарева А.Н., Грачева Н.Н., Панченко С.В., Даус Ю.В. Обоснование геометрических параметров системы отопления «теплый пол» в детских дошкольных учреждениях сельских территорий // Известия НВ АУК. 2019. № 4 (56). С. 290-300. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-04-34

19. Усталов Д.С. Теплые полы. Личный опыт // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2014. № 10. С. 46-52.

20. Causone F., Corgnati S.P., Filippi M., Olesen B.W. Solar radiation and cooling load calculation for radiant systems: Definition and evaluation of the Direct Solar Load // Energy and Buildings. 2010. Vol. 42. Issue 3. Pp. 305-314. DOI: 10.1016/j.enbuild.2009.09.008

21. Hajabdollahi F., Hajabdollahi Z., Hajabdollahi H. Thermo-economic modeling and optimization of underfloor heating using evolutionary algorithms // Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp. 91-97. DOI: 10.1016/j.enbuild.2011.11.032