Issuu on Google+

Дайджест

№ 1 (4) / 2012

Д. Г. Закиров, А. В. Полежаев. Проблемы и перспективы снижения затрат на теплоснабжение объектов в сфере ЖКХ за счет применения теплонасосных технологий

Тепловые насосы Mitsubishi

Тепловые насосы на службе систем горячего водоснабжения Полтавы

Перспективы применения тепловых насосов для отопления и кондиционирова ния зданий и сооружений

А. С. Клепанда, Н. Б. Чиркин, Е. В. Шерстов. Тепловые насосы в системах теплохладоснабжения


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Дайджест № 1 (4) / 2012

Учредитель и издатель: ООО ЭСКО «Экологические Системы»

Новости Systemair представляет новый европейский класс энергоэффективности IE2

4

Благодаря решениям Uponor новый центр Audi в Берлине сэкономит 90% энергии

5

Компания GREE освоила выпуск кондиционеров на R290 (пропан)

5

Тепловые насосы ZUBADAN: сравнение с другими вариантами отопления

6

Новые тепловые насосы Toshiba Eco Cute на хладагенте CO2

8

Обзор мирового рынка тепловых насосов «воздух - вода» за 2010 год

8

Виктор Федорович Гершкович, к.т.н., член-корреспондент Украинской Академии Архитектуры, директор ЧП «Энергоминимум», Киев, Украина.

Промышленный тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP

12

Тепловой насос LG назван лучшим в категории инновационных систем обогрева

12

Николай Маранович Уланов, к.т.н., начальник КБ института теплофизики АНУ, Киев, Украина.

Тепловые насосы Lessar для систем отопления и горячего водоснабжения

13

Тепловые насосы Mitsubishi

15

Главный редактор: Василий Степаненко Ответственный редактор: Елена Ряснова Редакционный совет: Александр Викторович Суслов, заместитель главного редактора журнала «Тепловые насосы», Москва, РФ. Александр Владимирович Трубий, специалист ООО «Сантехник ЛТД и К», Киев, Украина.

Константин Константинович Майоров, главный редактор журнала «Энергосбережение», Донецк, Украина. Сергей Викторович Шаповалов, главный редактор журнала «Энергоаудит», Тольятти, РФ. Виталий Дмитриевич Семенко, генеральный директор Центра внедрения энергосберегающих технологий «Энергия планеты», заслуженный энергетик Украины, почетный энергетик Украины, почетный энергетик СНГ, Киев, Украина. Юрий Маркович Петин, генеральный директор ЗАО «Энергия», Новосибирск, Россия.

Аналитика А. С. Клепанда, Н. Б. Чиркин, Е. В. Шерстов. Тепловые насосы в системах теплохладоснабжения

17

С. В. Владимиров. Универсальный тепловой насос

21

Полемика Перспективы применения тепловых насосов для отопления и кондиционирования зданий и сооружений

Проекты применения тепловых насосов в странах СНГ

Валерий Гаврилович Горшков, главный специалист ООО «ОКБ Теплосибмаш», Новосибирск, Россия.

Тепловые насосы на службе систем горячего водоснабжения Полтавы

Редакция: Виктория Артюх, Алина Ждамирова, Александр Пруцков.

Тепловые насосы в жилых зданиях

Адрес редакции: Украина, 69035, г. Запорожье, пр. Маяковского 11. тел./факс: (+38061) 224-66-86 e-mail: tn@esco.co.ua www.tn.esco.co.ua За достоверность информации и рекламы ответственность несут авторы и рекламодатели. Редакция может не разделять точку зрения авторов статей. Редакция оставляет за собой право редактировать и сокращать статьи. Все авторские права принадлежат авторам статей.

23

26

Технология Zubadan: мультизональные VRF-системы City Multi G4

27

Д. Г. Закиров, А. В. Полежаев. Проблемы и перспективы снижения затрат на теплоснабжение объектов в сфере ЖКХ за счет применения теплонасосных технологий

31

КХ4 — новая VRF-система от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES и отопление зданий в условиях юга России

34


НОВОСТИ

4

Systemair представляет новый европейский класс энергоэффективности IE2

Новая рекомендация достаточно широко повлияла на ассортимент продукции Systemair. Все трехфазные IEC двигатели, используемые, в серии вентиляторов MUB, в крышных вентиляторах DVN, DVNI, DVV и DVG, в кухонных вентиляторах KBT/ KBR и MUB-K, в осевых вентиляторах AXC и AXBF, и в вентиляторах для агрессивных средств PRF, с мощностью выше 0,75 кВт, были заменены на высокоэффективные двигатели IE2 регулируемые преобразователями частоты.

С целью снижения всемирного потребления энергии, Международная электротехническая комиссия разработала и опубликовала новый стандарт, IEC 60034-30:2008. Этот новый мировой стандарт определяет классы эффективности трехфазных двигателей низкого напряжения для питания 50/60 Гц с мощностью от 0,75 до 375 кВт.

Обратите внимание! В двигателях IE2 скорость не может регулироваться по напряжению, т.е. с помощью трансформаторов.

В Европейском союзе данный стандарт был основой для норматива 2009/640/EU, который определяет минимальную допустимую эффективность для двигателей, выпускаемых на европейский рынок. С лета текущего года минимальным рекомендованным классом эффективности для этих двигателей является IE2 («высокий»).

В этой связи Systemair предлагает новый спектр частотных преобразователей Systemair FRQ. Частотные преобразователи Systemair FRQ готовы к подключению, и таким образом, экономят время на пуско-наладочную настройку; и при выборе Systemair FRQ-S моделей, нет необходимости устанавливать дорогой экранированный кабель.

Двигатели класса IE2 сочетают в себе преимущества более высокой эффективности с более продолжительным сроком службы. IE2 двигатели более эффективны даже при частичной нагрузке, что позволяет настроить оборудование для работы в оптимальном режиме. Дополнительно IE2 двигатели производят меньше шума и меньше нагреваются.

Дополнительным источником экономии может стать применение вентиляторов Systemair с ECдвигателями вместо изпользуемых в настоящее время двигателей класса IE2. Их скорость регулируется управляющим сигналом 0-10В, обеспечивая экономию до 50% энергии.

Следующим шагом будет обязательный переход к 2015 году на двигатели класса IE2, работающие совместно с регулятором частоты, либо на двигатели класса IE3 («премиум»).

Источник: planetaklimata.com.ua

100 98 96 94

90 88

IE 1

86 84

IE 2

82 80

IE 3

78 74 74 72

мощность двигателя (кВт)

5 35

0 25

0 16

110

75

45

30

18 ,5

11

5,5

3

1,5

5

70

0,7

эффективность (%)

92


5

Благодаря решениям Uponor новый центр Audi в Берлине сэкономит 90% энергии

Компания GREE освоила выпуск кондиционеров на R290 (пропан)

Объединенный центр автомобилей Audi в Берлине был оснащен инновационными системами охлаждения, отопления и кондиционирования Uponor. По сравнению с традиционным оборудованием экономия энергии от использования этих решений составит 90%.

Компания GREE запустила первую в мире производственную линию по выпуску сплит-систем, которые используют в качестве хладагента R290 (пропан). Уполномоченные эксперты из Германии и Китая произвели проверку завода Gree и пришли к выводу, что новая серия кондиционеров GREE на R290 имеет огромный потенциал, как на внутреннем китайском рынке, так и для экспорта в Европу.

При выборе инженерных коммуникаций для Audi Центра особое внимание уделялось энергоэффективности, удобству эксплуатации, экономической целесообразности и дизайну оборудования. Требовалось решение, способное обеспечивать комфортные условия в помещениях в любое время года и учитывающее конструктивные особенности проекта (площадь остекления здания составляет 1600 м2). В процессе проектирования здания, анализ проведённый компанией Volkswagen Group Real Estate, показал, что энергопотребления будет значительно выше в тех помещениях Audi-Центра, где будут постоянно находиться люди.

«Введенная в эксплуатацию линия по производству сплит-систем на пропане, является выдающимся пилотным проектом компании Gree, который способствует развитию технологических решений по защите окружающей среды, как на местном национальном уровне, так и в международном масштабе. Запуск производства кондиционеров на R290 ускорит темпы вывода из обращения фреона R22», - сказал Li Ganjie, заместитель министра Защиты окружающей среды Китая на церемонии запуска производства новых кондиционеров Gree.

Объекту необходимо отопление при температурах ниже +15°C, а охлаждение – при температурах выше +26°C. Для управления климатом помещения были необходимы системы, учитывающие данную специфику и обладающие необходимым запасом прочности. Этим требованиям соответствовали термоактивные перекрытия Contec и система промышленного радиаторного отопления, разработанная компанией Uponor. Система термоактивных перекрытий Contec, предназначенная для отопления и охлаждения сооружений общественного пользования, способна поддерживать комфортную температуру в здании. Специальные модули, вмонтированные в железобетонные перекрытия, попеременно аккумулируют ночную прохладу и дневное тепло, обеспечивая бесшумное и бесприточное регулирование температуры в зависимости от времени суток и сезона. Для Audi Центра было изготовлено два железобетонных перекрытия общей площадью 2000 м2, в которые были вмонтированы модули Uponor Contec. Мощность системы составляет около 37 Вт/м (поток вниз) и около 30 Вт/м2 (поток вверх). Этого достаточно для поддержания установленной температуры +15°C. Для дополнительного обогрева в отдельных офисах были установлены сплит-системы кондиционирования и плоские конвекторы. 2

Система промышленного радиаторного отопления Uponor, смонтированная в Audi Центре, охватывает площадь 1240 м2. Всего в здании было проложено 8270 метров труб из поперечно-сшитого полиэтилена Uponor PE-Xa. Дополнительная экономия энергии достигается в результате использования центрального о��опления в Берлине. Сочетание двух инновационных систем Uponor позволило значительно снизить потребление энергии в AudiЦентре и при этом добиться оптимального комфорта.

В церемонии пуска новой линии Gree также участвовали: директор Департамента международного экономического сотрудничества Китая Wen Wurui, председатель совета директоров GREE Zhu Jianghong, президент GREE Dong Mingzhu, и несколько должностных лиц из Германии. Согласно Монреальскому протоколу, вывод хладагента R22 из обращения должен будет завершен к 2030 году. Поиск учеными и технологами реальной альтернативы R22 ведется уже на протяжении многих лет. Однако до настоящего времени этот вопрос продолжает являться одним из важнейших направлений работ исследовательских центров всех без исключения производителей систем кондиционирования. В настоящий момент наиболее популярной альтернативой R22 на рынке является R410a. Хладагент R410a имеет практически нулевой потенциал на разрушение озонового слоя, однако, потенциал влияния на глобальное потепление (GWP=1890) у R410a один из самых высоких из применяемых хладагентов. Европейская комиссия по защите окружающей среды уже рассматривает вопрос о запрещении продажи кондиционеров, использующих R410a, с 2018 года, и вывод данного хладагента из обращения с 2035 года.

Источник: planetaklimata.com.ua

№ 1 (4) / 2012

www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

6 Таким образом, хладагент R290 является, наряду с CO2, одним из самых безопасных хладагентов для окружающей среды. Пропан совсем не разрушает озоновый слой (потенциал влияния на разрушение озонового слоя ODP=0) и имеет очень низкий потенциал влияния на глобальное потепление (GWP=3). До настоящего времени использование R290 при создании кондиционеров ограничивала высокая степень воспламенения пропана. Компании Gree удалось обойти это ограничение. В конце 2008 года, хладагент R290, который разработала компания GREE, прошел испытания в CHEAA (Китайская ассоциация производителей бытовой техники). Во второй половине 2010 года VDE (Международная электротехническая комиссия) вручила компании GREE первый в мире сертификат на производство фреона R290. Данный сертификат позволяет производить и продавать кондиционеры на территории всех стран Евросоюза. В строительстве новой линии по производству кондиционеров на R290 самым непосредственным образом участвовали профильные министерства Германии. Правительство Германии инвестировала в разработку и создание новой линии один миллион Евро. Общий объем инвестиций составил более 15 миллионов Евро, производственная мощность новой линии более 100 000 кондиционеров в год. Данная производственная линия будет выпускать для поставок на рынок Европы следующие виды продукции: инверторные и неинверторные сплитсистемы, оконные и мобильные кондиционеры, а также осушители воздуха. Источник: planetaklimata.com.ua

Тепловые насосы ZUBADAN: сравнение с другими вариантами отопления В этой статье мы попробуем разобраться, в чем преимущества и возможные недостатки тепловых насосов «воздух — воздух», сравнить отопление с помощью теплового насоса Zubadan с другими видами отопления. Разумеется, тепловой насос «воздух — воздух» может быть установлен на любом объекте, однако в случае с Волгоградской областью здания, которые отапливаются с помощью тепловых насосов Zubadan, имеют свои особенности. Чаще всего они расположены в деревнях, где нет смысла строить котельную с подведением к ней газа или постоянным подвозом топлива — ближайший газопровод в нескольких десятках километров, а грунтовые дороги во время отопительного сезона проходимы только для гусеничных тракторов. Отапливаться электричеством в наше время крайне дорого, к тому же лимиты, выделяемые школам и другим социальным объектам, не позволяют расходовать электричество в требуемых объемах, а постоянная экономия означала бы температуру не выше +12 градусов, да и то лишь в классах — коридоры не отапливались вовсе. От строительства электрокотельных заставил отказаться постоянный

рост тарифов на электроэнергию, сводящий на нет и без того небольшие преимущества такого решения. Пришлось искать иные варианты. Их, собственно, было немного: тепловые насосы «воздух — воздух», источником низкопотенциального тепла для которых служит атмосфера, и тепловые насосы «вода — воздух», перекачивающие тепло из непромерзающих слоев грунтовых вод. Надо отметить, что в то время, когда Комитетом по строительству и ЖКХ администрации Волгоградской области и ГУ «Центр энергоэффективности» велись поиски путей решения проблемы, на территории Урюпинского района Волгоградской области уже работали системы «вода — воздух»: тепловые насосы, установленные на очистных сооружениях, использовали условно-бесплатную энергию канализационных стоков. Опыт эксплуатации таких систем показал их достаточно высокую эффективность, вот только бесплатные источники низкопотенциального тепла в деревнях отсутствовали. Размещение же теплообменников в грунте требует большого объема работ и серьезных затрат. Вариант, при котором можно было ограничиться бурением скважин, также не прошел — неглубокая скважина в данной местности не может рассматриваться как надежный источник тепла, а глубокое бурение связано со значительными техническими и административными трудностями. Тепловые насосы типа «воздух — воздух», такие как Zubadan, не имели этих недостатков. Правда, оставался открытым вопрос: способны ли эти системы выступить в качестве единственного источника тепла и покрыть 100 % потребностей объектов в тепловой энергии? Компания Mitsubishi Electric, производитель оборудования, утверждала, что тепловому насосу Zubadan это по силам. В то время у нее уже имелся положительный опыт эксплуатации теплового насоса Zubadan в северных широтах, поэтому сомнений в том, что на юге те же насосы справятся еще лучше, не было. Опыт первого же года эксплуатации тепловых насосов на социальных объектах подтвердил это. Таблица, приведенная в этой статье, наглядно демонстрирует отличия тепловых насосов типа «воздух — воздух» от других систем отопления. Особое внимание стоит обратить на сравнение газовой котельной и системы на тепловых насосах. Практика показывает, что заказчики часто недооценивают реальную стоимость газификации объекта, в первую очередь — сложность и дороговизну процессов согласования с контролирующими органами. Простой расчет показывает, что на некоторых, особенно на небольших объектах (до 300 кВт тепла), затраты на различные согласования и аттестации могут достигать 60 % стоимости всего проекта, причем платить за поднадзорное оборудование приходится не единожды, а ежегодно. Добавьте к этому эксплуатационные расходы, оплату труда персонала котельной — и итоговая сумма в разы превысит казавшуюся низкой сметную стоимость, а цена высокоэффективных тепловых насосов Mitsubishi Electric уже не будет выглядеть заоблачной. Научившиеся в период кризиса быстро и точно считать деньги владельцы объектов ком-


7 Таблица. Сравнение различных вариантов системы отопления Электроотопление

Газовая котельная

Котельная на привозном топливе

ТН типа «вода - воздух»

ТН типа «воздух - воздух»

Капитальные затраты

низкие

большие

большие

большие

средние

Стоимость эксплуатации

низкая

средняя

высокая

низкая

низкая

Энергоэффективность

крайне низкая

высокая

средняя

высокая

высокая

Цена тепла

высокая

низкая

средняя

низкая

низкая

Требуются ли согласования

нет

да

да

да

нет

Требуется ли экспл. персонал

нет

да

да

нет

нет

Вред экологии

средний

средний

высокий

Пожарная опасность

средняя

высокая

высокая

низкая

низкая

Уровень комфорта

низкий

высокий

средний

высокий

высокий

Работа на охлаждение

нет

нет

нет

да

да

мерческой недвижимости в городе, где в отличие от удаленных деревень газ вполне доступен, все чаще выбирают вместо газа именно тепловые насосы Mitsubishi Electric «воздух — воздух» — вот важное доказательство экономической эффективности последних. Вопрос лишь в том, насколько тепловые насосы эффективны. Обратимся к цифрам. К примеру, за отопительный период упомянутая в прошлом номере школа в селе Каршевитое экономит около 30 000 кВт•ч из примерно 230 000 потребляемых ранее. При этом если раньше зимой в коридорах школы замерзали цветы, а в классах температура не поднималась выше +12 °C, то теперь там никогда не бывает холоднее +16 °C. Школа в селе Чернушка Фроловского района, отапливавшаяся до установки тепловых насосов с помощью электрической котельной, потребляла 124 000 кВт•ч электроэнергии за весь отопительный период. Сейчас эта цифра составляет около 85 000 кВт•ч. При этом никаких проблем с обслуживанием системы нет, тогда как электрокотельная часто требовала квалифицированного вмешательства. Исчезла необходимость содержать эксплуатационный персонал, все необходимое обслуживание производится раз в полгода специалистами сторонней компании. Стоимость обслуживания всех восьми агрегатов в школе с. Каршевитое — 30 000 рублей в год — две месячные зарплаты кочегара. Противники тепловых насосов часто говорят о высоком уровне шума таких агрегатов. Однако у теплового насоса Zubadan даже без всякой шумоизоляции эта характеристика соответствует норма�� СанПиН, а с изоляцией и при грамотном монтаже тепловой насос шумит не громче небольшого вентилятора. Есть у этого вида отопления и другие достоинства. Так, тепловые насосы размещаются прямо на стенах и потолках, их использование не требует ни отдельного помещения под котельную, ни склада топлива. А это дополнительная экономия — уже не денег, а площадей. Тепловые насосы исключительно экологичны — они не производят непо-

№ 1 (4) / 2012

средственных выбросов углекислого газа и оксидов азота, а благодаря применению в контурах теплового насоса Zubadan озонобезопасных хладагентов еще и не наносят вреда озоновому слою. Установка Zubadan требует лишь прокладки коротких фреоновых трасс и воздуховодов, монтировать радиатор в каждом помещении ни к чему, что актуально в условиях отсутствия у школы средств на косметический ремонт. Немаловажным для школ (да и любых других объектов) является и вопрос безопасности работы инженерных систем. И тут тепловые насосы выглядят наиболее привлекательным решением: при их работе нет ни открытого пламени, ни выхлопов, ни сажи, нет запаха дизтоплива, исключены утечка газа или разлив мазута. При понижении температуры до уровня –40 °С, когда занятия в школе отменяются, работа может быть мгновенно остановлена и так же быстро возобновлена при нормализации температуры воздуха. Еще один важный аспект. Котельная используется только для отопления, в то время как тепловой насос может быть полезным и в период холодов, и летом, когда жара, особенно на юге нашей страны, становится невыносимой. Школы летом чаще всего закрыты, но вот в больницах кондиционирование необходимо. Учитывая, что тепловые насосы Zubadan «по совместительству» также являются отличными кондиционерами, приходится признать — это не только самый эффективный и безопасный вариант, но еще и наиболее универсальный. С учетом того, что новое оборудование должно потреблять энергию крайне экономно, можно сделать вывод, что тепловые насосы будут пользоваться все большей и большей популярностью. Мнение о тепловых насосах, как о дорогой и относительно бесполезной игрушке, устарело вместе с котлами советского производства и копеечными тарифами на газ. А уж при отсутствии газа тепловые насосы это и вовсе единственная разумная альтернатива. Источник: planetaklimata.com.ua www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

8

Новые тепловые насосы Toshiba Eco Cute на хладагенте CO2 Японские производители один за другим запускают в производство тепловые насосы, использующие в качестве хладагента газ CO2. Вслед за компаниями Mitsubishi Electric, Sanyo, MHI, Hitachi и Panasonic продажи бытового теплового насоса на углекислом газе начала компания Toshiba-Carrier. Тепловой насос Toshiba Eco Cute представляет собой адаптированную к CO2 версию теплового насоса Toshiba Estia. В состав нового теплового насоса от компании Toshiba входит накопитель на 370 литров воды. Тепловой насос Toshiba Eco Cute рассчитан на домохозяйства в 2-5 человек. Из особенностей нового оборудования Toshiba можно отметить наличие устройства подключения к солнечным батареям, что увеличивает энергоэффективность теплового насоса Toshiba. Тепловой насос Toshiba Eco Cute уже продается в Японии по цене ¥895,650 (~ €7,350). Начало продаж в Европе еще не известно. Источник: planetaklimata.com.ua

Обзор мирового рынка тепловых насосов «воздух - вода» за 2010 год Мировой рынок тепловых насосов типа «воздух - вода» (ATW) в 2010 г. По сравнению с 2009 годом мировой рынок тепловых насосов «воздух-вода» увеличился в 2010 году на 24% и составил 1 238 500 единиц. В 2010 году спрос на тепловые насосы «воздух-вода» демонстрирует завидный рост. Как и в ситуации с VRF –системами, китайский рынок тепловых насосов «воздух-вода» вырос более чем в два раза, по сравнению, с европейским, и стал основным двигателем мирового рынка. Практически большинство производителей кондиционеров в Китае заняли свою нишу в сегменте тепловых насосов. В дополнение к внутреннему рынку около 20% всех продаж составил экспорт. На выставке China Refrigeration в 2011 году (CR 2011), проводимой в Шанхае в апреле 2011 г., многие местные компании продемонстрировали большее количество тепловых насосов «воздух-вода», преимущественно для производства горячей воды, чем в предыдущие годы.

Несмотря на то, что Северная Америка обладает огромным рынком систем отопления, отопление с помощью горячей воды ограничивается определенными регионами в США. Тепловые насосы «воздухвода» еще основательно не проникли на рынок. Пока предпочтение среди тепловых насосов отдается грунтовым насосам и насосам, использующим воду в качестве теплоносителя. Как и с рынком мини-сплит систем, потребуется какое-то время и некоторые усилия со стороны производителей, прежде чем тепловые насосы «воздух-вода» получат широкое распространение на североамериканском рынке. Впрочем, недавно компания Daikin, Mitsubishi Electric и еще несколько японских производителей активизировали продажи, в то время как американские производители, включая Carrier, McQuay, General Electric и Rheem предлагали гибридные ATW–системы. На японском рынке водонагреватели Eco Cute, работающие на хладагенте CO2 установили рекорд продаж: 553 000 единиц в 2010 году. Перемены, произошедшие в тепловых насосах типа «воздух-вода Моноблочные системы Первые тепловые насосы «воздух–вода» представляли собой наружный блок теплового насоса и внутренний блок гидравлического модуля. Недавно была разработана моноблочная система, содержащая в одном внешнем блоке два модуля. Таким образом, все главные компоненты водяного отопления, необходимые для системы, включая циркуляционный насос, расширительный бак, резервный калорифер и встроенный контроллер находятся в одном корпусе. Все это упрощает монтаж, ничуть не умаляя достоинств оригинальной системы. Поскольку весь холодильный контур теперь расположен во внешнем модуле, на месте требуется только выполнить монтаж водяных трубопроводов. В этом случае трубопровод хладагента не требуется, что означает отсутствие необходимости в квалифицированном специалисте-холодильщике. Это сокращает не только время монтажа, но и расходы на него. Инверторная технология и COP Коэффициент COP, то есть показатель энергетической эффективности – это еще одна важная характеристика. Себестоимость теплового насоса «воздух-вода» выше, чем традиционной системы, работающей на ископаемом топливе, поскольку тепловой насос обеспечивает выигрыш по периоду самоокупаемости главным образом за счет энергетической эффективности (COP). Системы с инверторной технологией, широко применяемой в Японии, имеют по сравнению с неинверторными системами на 30% более высокий СОР при полной нагрузке и на 40-50% более высокий СОР при частичной нагрузке. В то время как комнатные кондиционеры (RAC-системы) и другие кондиционеры воздуха способны эффективно справляться с колебаниями нагрузки и соответствовать характеристикам, типичным для инверторного управления, сегодняшние тепловые насосы «воздух-вода» пока не могут продемонстрировать такие качества. Модернизация тепловых насосов «воздух-вода» с прицелом на использование инверторной технологии – это необходимость.


9 Пока в европейских испытательных центрах оценивается эксплуатационная эффективность тепловых насосов «воздух-вода», необходимо учесть, что достигнуть нужно приемлемое значение COP не только во время эксплуатации при полной нагрузке, но также при промежуточной и низкой нагрузке, например, когда резервный калорифер работает в цикле размораживания. Другими словами, тепловой насос «воздух-вода» должен оцениваться в ситуациях, близких к реальным условиям эксплуатации. Высокотемпературное водяное отопление Тепловые насосы «воздух–вода» традиционно подразделяются на три категории, в зависимости от температуры воды на выходе. Низкотемпературные установки обеспечивают температуру воды на выходе 50-59ºC, среднетемпературные агрегаты - 60-69ºC, а высокотемпературные – от 70ºC и выше. Почти каждый производитель сначала выходит на рынок с низкотемпературным тепловым насосом «воздух–вода». Такие агрегаты разработаны для напольного отопления и особенно популярны на европейском рынке строительства недвижимости. Среднетемпературные и высокотемпературные установки, используемые для производства горячей воды и радиаторного отопления, скоро заменят прежние системы в бытовом секторе, и будут использоваться вместе с котлами. Больше мощность Японские производители активно продвигают свой товарный ассортимент для соответствия местным техническим условиям. В среднем мощность тепловых насосов, разработанных для дома на одну семью, варьируется от 6 до 16 кВт. Некоторые системы включают технологии мульти-сплит кондиционеров и VRF–систем, объединяющих в себе горячее водоснабжение. Усовершенствования теплонаcосных систем Гибридные отопительные системы Японские производители, включая Mitsubishi Electric, Daikin и Fujitsu General разработали тепловые насосы для экстремально-холодных климатических зон. Такие агрегаты могут обеспечить и необходимый обогрев, и подачу горячей воды, даже когда температура окружающего воздуха очень низкая. Эти установки тепловых насосов гарантируют постоянную эксплуатационную эффективность при температуре наружного воздуха вплоть до –15ºC, и бесперебойную работу вплоть до –25ºC. В общем случае эффективность тепловых насосов повышается, по мере того, как разница между температурой забранного тепла и произведенного становится все меньше. В холодном климате, как, например, в Северной Европе, где температура воздуха опускается до –40ºC, тепловые насосы «воздух-вода» не могут составить конкуренцию котлам. Чтобы скомпенсировать этот недостаток производители кондиционеров воздуха и производители котлов принялись за разработку гибридных систем тепловых насосов «воздух-вода», которые при очень низкой температуре могут переключаться на работу газового теплового насоса. Гибридная система горячего водоснабжения также уже разработана. № 1 (4) / 2012

Системы «все–в–одном» Системы тепловых насосов «воздух - вода» предлагают круглогодичное отопление, охлаждение и горячее водоснабжение в бытовом сегменте. Солнечные коллекторы дополняют производство горячей воды. Системы «все-в-одном» были разработаны благодаря достижениям в производстве гидроконтроллеров. Коммерческое и промышленное применение Коммерческие и промышленные тепловые насосы для горячего водоснабжения постепенно разрабатывались для широкого диапазона применений, включающего в себя заведения общественного питания, школьные столовые, больницы, лечебные учреждения, салоны красоты, отели, гостиницы и банки. Также растет потребность в том, чтобы тепловые насосы заменили промышленные котельные. Для использования тепловых насосов в производственных линиях, требующих большого количества тепла, были разработаны системы тепловых насосов производства горячей воды, которые могут эффективно использовать отработанное тепло и снизить энергопотребление предприятия. Лидирующие производители активно разрабатывают собственные компрессоры для тепловых насосов. Раньше в тепловых насосах применялись только роторные и спиральные компрессоры, сейчас же насосы работают и на винтовых, и на центробежных компрессорах. Ключевые технологии Что касается особых целей исследования, существуют несколько областей для углубленных исследований и разработок, включая более эффективные компоненты, снижение затрат и внедрение гелиотермальных технологий. Высокая сезонная экономичность и более широкий диапазон мощности могут быть достигнуты оптимизацией компонентной интеграции и улучшением конструкций тепловых насосов, а также их установки в специальных областях применения, включая вентиляционные системы. Другие улучшения включают автоматическое определение неисправностей, инструменты диагностики, а также схему интеллектуального управления, которая может адаптировать работу в соответствии с изменяющимися нагрузками и оптимизировать среднегодовую производительность. Также необходимы интегрированные системы тепловых насосов, сочетающие в себе несколько функций, таких как, кондиционирование воздуха и нагрев воды, а также гибридные системы тепловых насосов, объединенные с другими энерготехнологиями. В большинстве случаев исследования строятся на существующих технологиях; однако в некоторых случаях они представляют собой новые подходы или технологии, которые можно было бы внедрить в тепловые насосы сейчас или в ближайшем будущем. Будущее хладагентов Китай является основным рынком для водонагревателей ATW, где по-прежнему широко используется хладагент R22. Правда, некоторые произwww.tn.esco.co.ua


10 водители компрессоров стали выпускать модели, работающие на R417A; также на рынке присутствуют модели, работающие на R134a, способные нагревать воду до высоких температур. В Китае полным ходом идут исследования альтернативных хладагентов для кондиционеров воздуха, таких как R32 и R290 (пропан). На японском рынке в бытовом секторе широко предлагаются водонагреватели Eco Cute, работающие на хладагенте CO2. Для коммерческого сектора тепловых насосов основным хладагентом является R410A, хотя были уже выпущены модели, работающие на CO2. Мультифункциональные системы тепловых насосов для горячего водоснабжения также часто используют R410A. В Европе тепловые насосы «воздух - вода» преимущественно работают на R410A. В связи с тем, что природоохранное законодательство в будущем станет еще строже, внимание промышленности сфокусировано на выборе альтернативного хладагента - CO2, R32 или т.п. Европейский рынок тепловых насосов Согласно статистике Европейской ассоциации тепловых насосов (EHPA) продажи тепловых насосов в Европе (грунтовые насосы и насосы, использующие воду в качестве теплоносителя (GSHP/ WSHP), тепловые насосы «воздух-вода» и другие) в 2010 году подошли к отметке 456 144 единиц. Данная цифра говорит о снижении на 13% по сравнению с 2009 годом, когда продажи составили 526 263 единиц. Несмотря на снижение, показатель выглядят неплохо по сравнению с 2007 годом, когда было продано всего 396 556 единиц. Многие европейские регионы славятся холодным климатом, и на долю отопления и горячего водоснабжения приходится более 80% расхода энергии. Потребляемая энергия на отопление в этих регионах превышает в 4-5 раз потребляемую энергию для этих целей в Японии. Северная Европа, расходующая огромное количество энергии на отопление, рассматривается основным потенциальным рынком для систем тепловых насосов, которые могут занять место котлов, работающих на керосине или газе. Если тепловые насосы получат широкое распространение в Европе, то в этом регионе существенно снизится выброс CO2 в атмосферу. Европейский Союз признает тепловые насосы в качестве источника возобновляемой энергии наравне с солнечной и ветровой энергией. Как результат, многие лидирующие страны, включая Францию, Швецию и Германию ввели льготные программы в качестве поощрения за установку тепловых насосов. В январе 2011 года Европейская Комиссия поставила цель, чтобы к 2020 году технологии возобновляемой энергии обеспечивали не менее 20% всего производства энергии. Также было объявлено, что фонд поддержки программ по источникам регенерируемой энергии будет увеличен в два раза и составит до 70 миллиардов (около 100,5 млрд. долларов США) евро в год.

НОВОСТИ Рынок тепловых насосов «воздух-вода» в 2010 году В 2010 году экономика после кризиса, начавшегося во второй половине 2008 года, восстанавливалась медленно. В Европе рост ВВП составил в 2010 году в среднем 2,1%. Ситуация в отдельных странах разнилась, а экономики Греции, Ирландии, Португалии и Испании столкнулись с серьезными проблемами. Рост ВВП в таких странах, как Швеция и Германия, напротив, был относительно устойчив. Спрос на тепловые насосы «воздух-вода» в Европе составил 206 000 единиц, что на 14% меньше, чем в предыдущем году. В частности, объем французского рынка сильно уменьшился. Это произошло потому, что Франция является крупнейшим рынком насосов ATW в Европе, и падение спроса в этом регионе спровоцировало падение во всей Европе. Несмотря на то, что европейский рынок тепловых насосов «воздух-вода» подвергся временному сокращению, он готов увеличиться в будущем. Осведомленные лица предсказывают, что в ближайшее время рынок тепловых насосов «воздухвода» ожидает подъем, как только экономический кризис пойдет на убыль, и возобновятся льготные программы и материальное стимулирование. Обзор производителей Производителей тепловых насосов «воздух– вода» можно разделить на две группы: производители кондиционеров воздуха и производители котлов. Большинство производителей кондиционеров воздуха – это азиатские компании, и лишь несколько европейских. Японские производители, как, например Daikin, Mitsubishi Electric и Hitachi стали первыми азиатскими производителями, пришедшими на европейский рынок. Южно-корейские производители, а именно LG и Samsung, разработали продукты технологии ATW в короткий промежуток времени, а китайские производители, включая Midea и Gree, следовали за ними по пятам. Большинство азиатских производителей кондиционеров воздуха продают системы ATW, сочетающие в себе собственные внешние блоки кондиционеров воздуха и внутренние гидравлические модули, и котлы местных производителей отопительного оборудования. Чтобы увеличить продажи, эти производители кондиционеров воздуха также заключили договоры с местными производителями отопительного оборудования с целью реализации ATW –систем, используя собственные каналы продаж кондиционеров воздуха. В дополнение к этому, в качестве способа укрепить продажи, послепродажное обслуживание и техническую поддержку своей продукции, они также заключили соглашения с офисами послепродажного обслуживания своих партнеров и обучили их специалистов по монтажу. Используя эту стратегию, азиатские производители кондиционеров воздуха укрепляют свои позиции для дальнейшего роста рынка ATW–систем. Давно известные европейские производители котлов, включая Vaillant, Bosch и Atlantic, намерены расширить свои линейки тепловых насосов «воздух-вода».


11 Основные европейские производители тепловых насосов ATW включают в себя Stiebel Eltron, Aermec, Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus (Bosch), Junkers (Bosch), Vaillant, Viessmann, Weishaupt, Wolf, Baxi, De Dietrich, Ferroli и Clivet. Новые дома в Европе отличаются хорошей изоляцией и эффективными радиаторами, ч��о означает, что тепловых насосов ATW, обеспечивающих на выходе температуру 55ºC для отопления и горячего водоснабжения, будет достаточно. Однако радиаторы в старых домах и зданиях - это, как правило, старые модели с худшими эксплуатационными данными, поэтому для них подойдут только высокотемпературные ATW–системы. Таким образом, потребность в высокотемпературных установках в Европе, где существует огромное количество старых зданий, останется. В последнее время рынок испытывает потребность в тепловых насосах ATW с более широким диапазоном выходных температур и более разнообразными техническими характеристиками, а также сочетающиеся с другой продукцией производителей. Производители не могут ожидать увеличения продаж, если не будут диверсифицировать линейки своей продукции, чтобы отвечать различным потребностям рынка. Также необходимо разработать модели тепловых насосов «воздух-вода» большей производительности в качестве замены жидкотопливных котлов для горячего водоснабжения, которые, в данный момент, преобладают на отопительном рынке Европы. Европейский рынок тепловых насосов в фазе ожидания Европейский рынок тепловых насосов все еще находится в стадии преодоления тяжелых экономических последствий. По сравнению с 2010 годом весь европейский рынок упал на 10%. Экономический спад, заметно сокративший развитие строительного сектора в большинстве стран, является главной причиной падения спроса. Несмотря на то, что промышленность сейчас - это источник разочарований, индустрия тепловых насосов пребывает в относительно хорошем состоянии, по сравнению с солнечной энергетикой и индустрией систем малой мощности, работающих на биомассе, пострадавших за последние два года больше остальных. При этом необходимо отметить, что негативное развитие рынка характерно не для всей Европы. Некоторые регионы показывают рост или ежегодные продажи на стабильно высоком уровне. В Европе технология тепловых насосов получила «зеленый свет» после того, как она была признана технологией возобновляемой энергии Европейской директивой по возобновляемым источникам энергии (Директива RES). Включение тепловых насосов в Директиву RES «открыло глаза» некоторым странам-членам ЕС. Тепловые насосы внезапно превратилась в возможное решение вопроса по обязательству увеличить долю источников регенерируемой энергии. Рынок тепловых насосов в Великобритании показал стремительное развитие - 18 480 единиц в 2010 году. Для сравнения, годовые продажи газовых котлов составили 1,6 миллионов. Од№ 1 (4) / 2012

нако есть примеры национальных рынков, оказавшихся на другой чаше весов. В 2010 году в Швеции было продано 127 574 тепловых насосов. Газовых и жидкотопливных котлов было продано на 2000 меньше. Более 90% теплогенераторов, проданных в Швеции в 2010 году, были отчасти тепловыми насосами. Наиболее важными причинами для значительной разницы на национальных рынках Европы, среди прочих, являются экономические субсидии и общественное сознание. Шведское правительство на протяжении нескольких десятилетий постоянно повышало налоги на ископаемые виды топлива. Повышения налогов, приносившие ощутимый финансовый доход, легко объяснялись расходами на защиту окружающей среды. В то же время цена на электроэнергию удерживалась на достаточно низком уровне, благодаря хорошему энергоснабжению и политическому давлению с целью предложения энергоемким отраслям (целлюлозной и стальной промышленностям) выгодных цен на электроэнергию. Из-за таких экономических ограничений использование тепловых насосов предполагает значительное сокращение издержек по сравнению с традиционными жидкотопливными котлами. В нескольких других странах правительства неохотно повышали налоги на ископаемое топливо, поскольку «топливная бедность» была и остается их главной проблемой. Теперь, однако, становится очевидным, что технология тепловых насосов становится все более узнаваемой. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), а также Международное энергетическое агентство (IEA) подчеркнули важность эффективного использования электроэнергии во всех энергетических секторах. Отопление и охлаждение видятся как приоритетные области, где можно много сделать, а тепловые насосы – одна из самых важных технологий для решения задачи по ограничению глобального потепления. Эти заслуживающие доверия международные институты имеют сильное влияние на органы, проводящие государственную политику. Но все же это, похоже, обернется конфликтом между государственной политикой и международным убеждением. Европейская ассоциация электроэнергетических компаний Eurelectric, считает, что только меньшинство стран-членов Европейского союза будет широко применять тепловые насосы к 2020 году. Некоторым странам, перед которыми стоит цель увеличить количество источников возобновляемой энергии, предстоит пересмотреть свои планы по энергетической отрасли и произвести оценку того, насколько рационально использовать тепловые насосы. В интересах этой индустрии лоббировать такие идеи на национальном уровне. Европейские тенденции Общая тенденция показывает, что тепловые насосы «воздух-вода» (ATW) имеют большую рыночную долю по сравнению с грунтовыми тепловыми насосами. Главными причинами такой тенденции являются большие капиталовложения для систем с грунтовыми насосами, улучшенные качества и эффективность тепловых насосов «воздух-вода». Такая тенденция существует почти во всей Европе, за исключением северных стран, где в Швеции и Финляндии наблюдается противоположная картина. www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

12 Общая стоимость инвестиций в грунтовые тепловые насосы в Швеции и Финляндии намного ниже, чем в остальной Европе. Это результат серьезного соперничества среди относительно большого количества буровых компаний и либерального законодательства по отношению к ним. В противоположность большинству буровых скважин в Европе, в Швеции и Финляндии не требуется заливка жидким раствором. Это значительно сокращает время и расходы. Коренная порода предлагает благоприятные условия для бурения и высокую теплопроводность. В дополнение к этому, в Швеции предложена схема сокращения налогов для реновационных работ и работ, содействующих модернизации зданий. Сумма, на которую можно сократить расходы, зависит от стоимости каждого вида работ. Таким образом, льготные программы еще больше сокращают разницу в цене между тепловыми насосами «воздухвода» и грунтовыми системами. Противоположную ситуацию можно наблюдать во Франции, где много лет существует подобная схема субсидий для тепловых насосов. Во Франции уменьшение налога зависит от цены на продукт. В результате в этом регионе главным образом используются тепловые насосы «воздух-вода». Поскольку во Франции субсидии играют роль рычага движения рынка, а в последнее время их значительно сократили, то страна потеряла свой статус сильнейшего рынка в Европе. Национальные субсидии для тепловых насосов по-прежнему играют очень важную роль в индустрии. Внедрение новой схемы или ее отмена серьезно влияет на продажи. Влияние субсидий – это четкий индикатор того, что эта индустрия в большинстве европейских стран находится в начальной рыночной фазе. Источник: planetaklimata.com.ua

Промышленный тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP Компания Mitsubishi Electric провела Европейскую сертификацию своего нового промышленного теплового насоса Mitsubishi Electric CAHV-P500YAHBP. Впервые данный тепловой насос был представлен производителем в феврале 2011 года для рынка Японии. С окончанием сертификационных процедур данный тепловой насос будет доступен и для европейского потребителя. Тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YAHBP представляет собой моноблок с интегрированным теплообменником «фреон-вода». Мощность одного моноблока достигает 63кВт мощности в режиме обогрева. Применение контроллера Mitsubishi Electric PAR-W21MAA позволяет объединить до 16ти промышленных тепловых насосов в одну систе-

му теплоснабжения с общей тепловой мощностью до 688кВт. В тепловых насосах CAHV-P500YA-HBP применен озонобезопасный хладагент R134A. Технология холодильного контура выполнена по технологии Zubadan. Последнее время компания Mitsubishi Electric сконцентрирована на технологиях модернизации существующих систем кондиционирования и отопления. Достаточно вспомнить ее знаменитые, не имеющие аналогов в мире, технологии Replace R22 и Replace Multi. Не стали исключением политики производителя и новые тепловые насосы Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP, которые способны выдавать воду в систему отопления с температурой 70°С. Это позволяет применять их для модернизации уже существующих радиаторных систем отопления уровня целого здания. Наличие такой высокой температуры на выходе теплового насоса позволяет использовать его также для систем горячего водоснабжения без применения специальных устройств по защите от легионел. С новым тепловым насосом Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP совместим широкий ряд существующих систем управления Mitsubishi Electric, что позволяет легко интегрировать его в системы управления и диспетчеризации уровня здания. Источник: planetaklimata.com.ua

Тепловой насос LG назван лучшим в категории инновационных систем обогрева Технология V2 Injection компании LG Electronics была отмечена наградой в категории систем обогрева за удачную разработку теплового насоса типа воздух-вода (AWHP – Air-toWater Heat Pump). Такие награды ежегодно присуждаются самым инновационным продуктам в сфере систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и холодильного оборудования. Награждение состоялось в рамках международной выставки AHR Expo, которая в этом году проходила в Лас-Вегасе с 31 января по 2 февраля 2011. Тепловые насосы «воздух-вода» производства компании LG, использующие технологию V2 Injection, отличаются наиболее высокой в своем классе энергоэффективностью, обеспечивая при этом высокую и стабильную теплопроизводительность. В них, вместо традиционных однороторных компрессоров, применяются двухроторные компрессоры в совокупности с системой разделения фаз хладагента на жидкую и газовую. Применение данной технологии (V2 Injection) значительно увеличивает производительность и энергетическую эффективность теплового насоса. Это означает, что тепловой насос обеспечивает 100 процентов теплопроизводительность при температурах до -15ºС без подключения системы дополнительного подогрева. Примение технологии V2 Injection позволяет увеличить рабочий диапазон данных систем вплоть до -25ºС. Благодаря технологии V2 Injection сезонная теплопроизводительность тепловых насосов


13 воздух-вода LG повышается на 30 процентов, что означает меньшие расходы на электроэнергию. Более высокая теплопроизводительность и высокая эффективность теплового насоса приводят также к уменьшению выбросов углекислого газа. «Это большая честь для LG – быть признанной на этой выставке в качестве компании, производящей самые инновационные нагревательные системы в мире», - сказал Хван-йонг Нох (Hwan-yong Noh), Президент и CEO компании LG Air Conditioning and Energy Solution. - «Помимо специалистов из этой отрасли мало кто знает, насколько инновационны некоторые из современных нагревательных и охладительных систем. Мы надеемся, что благодаря технологии V2 Injection и этой награде тепловые насосы воздух-вода получат значительное распространение». Будьте уверенны с таким насосом ваш электросчетчик будет стоять на месте. В настоящее время ряд моделей коммерческих воздушных кондиционеров, продающихся в Корее, основан на технологии V2 Injection. Основываясь на этом успехе, LG представит в этом году свои тепловые насосы типа воздух-вода сначала в северной Европе, а затем и в других регионах по всему миру. Тепловые насосы были представлены в павильоне компании LG наряду с кондиционерами серий DFS и Multi V, а также расширенной линейкой компактных настенных кондиционеров (PTAC). Источник: ecoenergy.org.ua

Тепловые насосы Lessar для систем отопления и горячего водоснабжения В конце 2011 года Lessar вывел на рынок линейку систем тепловых насосов Heat Pump. Эти системы являются отличным решением для тех, кто ценит энергоэффективную и экологичную технику и следит за последними достижениями современных технологий. Тепловой насос представляет из себя комплексную систему, он является источником энергии для систем отопления и горячего водоснабжения, а также одновременно может служить источником для систем кондиционирования. Благодаря тому, что помимо потребляемой электроэнергии он берет тепло из внешних источников, его работа более эффективна, чем работа традиционных отопительных систем, а затраты на эксплуатацию теплового насоса могут быть даже в несколько раз ниже. При этом системы отопления, основанные на применении теплового насоса, отличаются экологической чистотой, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу. Так, затрачивая всего 1 кВт электрической энергии на привод компрессора, можно получить теплопроизводительность конденсатора около 4-5 кВт. Например, инверторный наружный блок Lessar Heat Pump LUM-HE120FA2, потребляя 2,79 кВт, выдает теплопроизводительность 12 кВт.

№ 1 (4) / 2012

Тепловой насос Lessar Heat Pump состоит из следующих основных раздельных компонентов: 1) Наружный инверторный блок предназначен для наружной установки: на стене здания, крыше, прилегающей территории, гараже. С помощью компрессора тепловой насос перемещает тепло с улицы в дом, и наоборот. Испаряясь в теплообменнике наружного блока хладагент набирает энергию. 2) Гидравлический модуль предназначен для установки в эксплуатационном помещении. Наружный блок теплового насоса работает на внутренний гидравлический модуль, подающий с помощью встроенного насоса нагретую воду на теплые полы и радиаторы. Конденсируясь в теплообменнике гидравлического модуля, хладагент отдает тепло воде. Совместно с наружным инверторным блоком гидравлический модуль образует минимальный комплект, необходимый для обогрева дома с помощью радиаторов, системы фанкойлов или теплых полов, а также охлаждения с помощью системы фанкойлов. 3) Аккумуляторный бак представляет собой теплоизолированную емкость с эмалевым покрытием, внутри которой находится змеевик. Вода подогревается тепловой энергией наружного воздуха благодаря теплообменнику гидравлического модуля, подключенному к тепловому насосу. Аккумуляторный бак предназначен для установки в эксплуатационном помещении. Совместно с наружным инверторным блоком и гидравлическим модулем образует систему, предназначенную для эффективного обогрева и охлаждения дома, а так же нагрева воды для горячего водоснабжения. 4) Дополнительно может быть установлен комплект подключения для солнечной батареи. Таким образом, в регионах с большим количеством солнечных дней в году, можно дополнительно увеличить энергоэффективность системы теплового насоса. При этом система потребителей тепла/холода может быть скомпонована различными способами и может работать в различных режимах в зависимости от желания заказчика и времени года: • В летний период система может работать как на охлаждение воздуха внутри дома посредством фанкойлов, так и на обогрев воды для систем горячего водоснабжения. • В зимний период система может работать на обогрев воды для горячего водоснабжения, отопления, теплых полов и систем фанкойлов. • В весенне-осенний период система может сочетать в себе работу на обогрев воды для горячего водоснабжения, отопления, теплых полов и систем фанкойлов, или в случае необходимости работать на охлаждение воздуха внутри дома посредством фанкойлов.

www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

14 DC-инверторный компрессор Наружные блоки систем LESSAR Heat Pump оснащены компрессорами с DC-инверторным приводом, благодаря которым система имеет переменную мощность охлаждения или нагрева. Блок инвертора позволяет плавно изменять частоту вращения ротора компрессора и регулировать производительность системы в зависимости от величины текущей потребности в нагреве или охлаждении. В процессе работы инверторного двигателя не возникает периодических циклов включения/выключения компрессора и отсутствуют сопутствующие им высокие пусковые токи, поэтому инверторные наружные блоки LESSAR Heat Pump более точно поддерживают заданную температуру и обладают высокой энергоэффективностью.

Фанкойлы для тепловых насосов LESSAR Heat Pump Для охлаждения/нагрева воздуха в помещениях к системе теплового насоса LESSAR Heat Pump можно подключить фанкойлы LESSAR различных типов. Их применение позволит в полной мере насладиться комфортным климатом в своей квартире или коттедже в жаркий летний день. Электрические нагреватели для тепловых насосов LESSAR Heat Pump Если просуммировать количество дней в году, когда температура на улице опускается ниже -15°C, то для различных регионов это количество будет разным. Но в целом, для Украины количество таких дней в году невелико. Учитывая, что наружный блок теплового насоса LESSAR Heat Pump работает при температурах не ниже -15°C, то при температурах ниже такого порога тепловой насос работает за счет ТЭН'а подогрева в гидравлическом модуле мощностью 3,0 кВт и за счет дополнительного ТЭН'а в аккумуляторном баке мощностью 3,0 кВт. Оставшуюся теплопроизводительность можно получить за счет включения в схему электрического нагревателя. Такое решение позволяет продлить ресурс работы наружного блока и обеспечить работоспособность системы при температурах ниже -15°C.

Режим быстрой оттайки наружного блока В наружных блоках систем LESSAR Heat Pump реализован быстрый и незаметный для пользователя эффективный режим оттаивания теплообменника. Благодаря своевременному и быстрому режиму оттаивания теплообменника системе гарантирована наивысшая энергоэффективность отопления. Автоматическая функция уничтожения бактерий Для борьбы с бактериями использование одного лишь хлорирования в системах горячего водоснабжения недостаточно, так как существуют бактерии довольно устойчивые к хлору. Именно поэтому в аккумуляторных баках систем LESSAR Heat Pump введена функция автоматического уничтожения бактерий посредством их термической обработки.

Источник: planetaklimata.com.ua

нагрев 88,53 83,53 78,53 73,53 68,53 63,53 58,53 53,53

быстрая оттайка

48,53 43,53 38,53 33,53 28,53 23,53 18,53 13,53 8,53 3,53 -1,47 -6,47 -11,47 -16,47 -21,47 26,47 -31,47 -36,47 -41,47 -46,47 -53,47

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600


15

Тепловые насосы Mitsubishi Нынешний финансовый кризис уменьшил доступность углеводородного топлива для конечных пользователей, что вызвало повышенный интерес к энергосбережению в теплоснабжении жилых и общественных зданий, поискам альтернативных газу и мазуту теплогенераторам. Японская корпорация Mitsubishi Electric последовательно предлагает новые решения для отопления жилых и общественных зданий. В 2008 г. были освоены в производстве и востребованы рынком воздушные тепловые насосы для отопления общественных зданий. В 2009 г. корпорация предложила воздушные тепловые насосы (ATW) для высококомфортных жилых зданий с системой отопления «теплый пол» и ГВС. Предварительный технико-экономический анализ возможного их применения показал, что такие объекты будут пользоваться наибольшим спросом к югу от 50-й параллели. Существующие ранее тепловые насосы не получили широкого распространения, поскольку имели ряд недостатков: • земляные тепловые насосы предполагают большой объем строительно-монтажных работ, что ведет к значительным капитальным затратам на отопительную установку; • воздушные тепловые насосы работают в очень ограниченном диапазоне температур и не могут рассматриваться в качестве основного теплогенератора. Ситуация изменилась, когда на рынке появилось оборудование, выполненное по технологии Zubadan. Компрессорно-конденсаторные блоки моделей PUHZ-HRP71, PUHZHRP100, PUHZ-HRP125 имеют следующие инновационные качества: • воздушный наружный теплообменник, что значительно снижает капитальные затраты на монтаж отопительной установки; • минимальная рабочая температура –25 °С, что позволяет на базе Zubadan создавать полноценные отопительные установки; • состоянная теплопроизводительность в рабочем диапазоне температур –15…+5 °С; • универсальность применения, что позволяет создавать на базе Zubadan отопительные установки различной комфортности; • использование безопасных для человека компонентов, что делает Zubadan невзрывоопасным, неподнадзорным оборудованием. Серия оборудования Zubadan спроектирована так, что может работать на тепло до –25 °С (на испытательном полигоне Zubadan на о. Хоккайдо работал при температуре –28 °С), причем верхняя граница диапазона составляет +30 °С для систем ATW. Поэтому в европейском климате, характеризующимся основным фоном температур в зимнее время –5…+5 °С, и вместе с тем кратковременными (не более 5 ч) понижениями температур до –25 °С, такой теплогенератор является близким к оптимальному. В районе Киева минимальная температура за 10 лет зафиксирована в 2006 г., она составляла –28 °С и продержалась в течение 3ч. Именно поэтому этот район выбран для примерного расчета. № 1 (4) / 2012

И если проектирование систем воздушного отопления на базе воздушных тепловых насосов является освоенным этапом, то создание высококомфортных систем класса ATW (водяное отопление и горячее водоснабжение от воздушных тепловых насосов) являются делом новым, и опыта проектирования таких установок нет. Данная статья является фактически отчетом о выполненных проектных работах установки теплоснабжения коттеджа круглогодичного проживания. Исходные данные для проектирования: • коттедж серии ТРС-250, площадью 250 м2 (проект 2009 г.), в нем проживают 5 человек; • коттедж расположен в г. Киев, параметры климата — средние за последние 10 лет; • воздушные тепловые насосы обеспечивают теплом отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию в сезон отопления, летом обеспечивают холодоснабжение, при этом ГВС — от электробойлера; • расчетная температура на выходе из тепловых насосов 50 °С, в помещениях +20 °С; • применяется комбинированная установка, состоящая из тепловых насосов серий Power Inverter и Zubadan, в качестве резервного источника тепла, а также при наружных температурах меньше –20 °С используется электрокотел совместно с Zubadan, управление источниками тепла в зависимости от наружной температуры и расходом тепла системой ГВС обеспечивается системой автоматизации класса «умный дом»; • коттедж оборудован приточно-вытяжной вентиляцией с рекуператором; • система отопления в помещениях — «теплый пол», холодоснабжение от подоконных фанкойлов. Основа расчета — табличные данные о зависимости теплопотерь коттеджа от наружной температуры и данные о реальной продолжительности температурных интервалов в месте расположения коттеджа (данные получены с сервера www. gismeteo.ru). Поскольку используемые тепловые насосы — с воздушным теплообменником, то в таблицу заносим данные рабочей производительности и потребляемой мощности конкретных моделей (теплопроизводительность изменяется в зависимости от наружной температуры). Возможность получения нужной теплопроизводительности теплового насоса путем внешнего управления (от системы «умный дом») позволяет оптимизировать энергопотребление и выровнять моторесурс оборудования. Алгоритмы управления предполагают следующие постулаты: при температурах ниже –20 °С блок Power Inverter не работает, блок Zubadan работает на полную производительность, недостающую теплопроизводительность покрывает электрический котел. Поскольку время работы на таком режиме невелико, то и существенного влияния на общую энергоэффективность установки он не оказывает. При повышении наружных температур вклад Power Inverter в общую теплопроизводительность установки увеличивается, а вклад Zubadan, соответственно, уменьшается. Основное время работы www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

16 установки приходится на температуры –5...+5 °С. Поскольку здесь энергоэффективность блока серии Power Inverter максимальна, основная нагрузка по выработке тепла падает на него, а блок Zubadan является резервным. Электрокотел на этом режиме не используется и является резервным теплогенератором. В каждом диапазоне температур распределяем тепловую нагрузку, приходящуюся на каждый теплогенератор. Исходя из максимальной рабочей производительности и запроса на выработку тепла на каждом рабочем режиме, вычисляем степень загрузки теплового насоса, которую можно определить как процент производительности. Предполагая, что зависимость потребления энергии тепловым насосом пропорциональна производительности, определяем фактическую потребляемую мощность. Далее, умножая фактически потребляемую мощность на количество рабочих часов, находим потребление энергии на каждом режиме. Теперь возможно определить общее потребление энергии установкой за отопительный период и вычислить СОP (коэффициент преобразования энергии), средний за отопительный период. Аналогичным образом производим расчет для режима холодоснабжения. При этом надо учитывать, что если тепловые насосы работают на выработку охлажденной воды, то тепло для контура ГВС может быть получено: • от электробойлера — это самый простой и дешевый вариант по капзатратам; • от гелиоколлектора — это самый экологически чистый вариант, но и самый дорогой; • от дополнительного теплового насоса, работающего только на контур ГВС; • от основных тепловых насосов — путем переключении арматурой потоков теплоносителя фанкоил

фанкоил

фанкоил

и управлением от «умного дома» для обеспечения работы одного ТН на тепло, а второго — на холод (поскольку расчет режимов холодоснабжения практически отработан и не вызывает затруднений, останавливаться подробно на нем не будем — на рис. 1 приведена принципиальная схема отопления, ГВС и холодоснабжения коттеджа). • Рекомендуем при перевозке грузов таких габаритов использовать специальный сервис, например «Перевозка 24» - диспетчерская спецтранспорта, которая всегда подберет для вас самое оптимальное решение. Выводы • использование воздушных тепловых насосов Mitsubishi Electric позволяет создать установки отопления, альтернативные газовым котлам; • использование комбинированной установки, состоящей из разных типов тепловых насосов Mitsubishi Electric, позволяет получить максимальный СОР на всех режимах эксплуатации; • использование тепловых насосов с технологией Zubadan позволяет получить установку, снабжающую коттедж теплом во всем диапазоне наружных температур; • использование тепловых насосов Mitsubishi Electric с воздушным наружным теплообменником позволяет резко снизить затраты на монтаж и обслуживание; • использование технологий ATW позволяет получить максимально возможную комфортность для жилых помещений в режиме отопления, удачно сочетающуюся с экономичностью. Источник: ecoenergy.org.ua

система управления «умный дом»

фанкоил

гелиоколлектор

бойлер со змеевиком и электронагреватель теплый пол

теплый пол

теплый пол

резервный электрокотел

тепловой насос PUHZ-HRP125

теплообменник фреон-вода

гидромодуль

коллектор

тепловой насос PUHZ-RP140 бак расширительный

теплообменник фреон-вода

коллектор обратный гидромодуль

подпитка


17

Тепловые насосы в системах теплохладоснабжения А. С. Клепанда, Н. Б. Чиркин, Е. В. Шерстов (НПП «Инсолар», ИПМаш НАН Украины, Харьков) Рост мировых цен на дефицитное органическое топливо делает решение задач энергосбережения и использования возобновляемых источников энергии жизненно необходимыми для Украины. Опытом эксплуатации миллионов установок в мире доказано, что на сегодняшний день одной из наиболее эффективных энергосберегающих технологий производства теплоты, использующей нетрадиционные возобновляемые источники энергии и позволяющей: - экономить дорогостоящее и дефицитное органическое топливо; - снижать загрязнение окружающей среды; - удовлетворять нужды потребителей в технологическом тепле; - улучшать социальные условия быта и работы является теплонасосная технология. Внедрение тепловых насосов (ТН) является не очередной модернизацией традиционных теплогенераторов, а принципиально новой, прогрессивной технологией генерации тепла. Тепловой насос, как известно, представляет собой установку преобразующую тепловую энергию низкопотенциальных природных источников тепла (НПИТ) - воздуха, воды, грунта или низкотемпературную энергию вторичных энергетических ресурсов в тепловую энергию более высокого потенциала, пригодную для практического использования. Это преобразование происходит в обратном термодинамическом цикле, причём количество тепловой энергии, переданной потребителю Qk превышает затраты энергии на реализацию цикла Nэл. Эффективность такого преобразования оценивается коэффициентом СОР = Qk / Nэл , который всегда больше единицы. В последние годы тема преимуществ получения теплоты при помощи ТН активно обсуждается в Украине, в том числе и в наших статьях [1,2]. Отметим, что успешной работой теплонасосных установок (ТНУ) различного функционального назначения в развитых и развивающихся странах мира неоспоримо доказана рациональность их применения как способа получения теплоты, заменяющего сжигание органического топлива или превращения электрической энергии в тепловую. К сожалению, приходится констатировать, что если в последние годы внедрение ТНУ в мире стало обыденным делом, то Украина только начинает приступать к освоению этих технологий. Причины такого отставания известны [1]. Главными считаются дешёвая стоимость энергоресурсов, доставшаяся нам в наследство со времён СССР, и отсутствие реальной государственной поддержки

№ 1 (4) / 2012

внедрению энергосберегающих технологий. Как следствие, в Украине отсутствует собственное производство тепловых насосов, отвечающих современным мировым требованиям. В то же время, по общему мнению специалистов, сегодня складывается благоприятная ситуация для применения ТН, как в связи с ростом цен на энергоносители, так и в связи с возрастающим вниманием к ТН со стороны потребителей, общественности, инвесторов. Несомненно, в ближайшие 10-15 лет теплонасосные технологии войдут в наш быт также широко, как сейчас у нас используются компьютеры, телевизоры или стиральные машины. Однако сегодня, учитывая указанную ситуацию, на отечественный рынок устремились десятки иностранных фирм, производителей теплонасосного оборудования, не имея при этом в Украине ни сети проектных и монтажных подразделений, ни сети сервисного обслуживания. Сотни украинских фирм готовы (особенно в период кризиса) выполнять работы по проектированию, подбору и монтажу теплонасосного оборудования иностранных производителей, не имея зачастую практического опыта и квалифицированных специалистов в этой области. Принимая во внимание, что в Украине число фирм, декларирующих желание внедрять теплонасосное оборудование, значительно превосходит количество внедрённых и эксплуатируемых ТНУ, возникает опасность дискредитации самой идеи применения дорогостоящих теплонасосных установок, при нерациональном их внедрении. Исходя из полученного опыта, отметим некоторые принципиальные моменты, на которые необходимо обращать внимание при проектировании и эксплуатации теплонасосных систем теплохладоснабжения. Анализ экономики Украины показывает, что основными объектами рационального внедрения ТНУ в ближайшие годы будут: • Автономные системы отопления объектов ЖКХ (отопление коттеджей, отдельных домов в сельской местности, административных и социальных объектов, таких как школы, больницы, гостиницы, пансионаты и др.); • Системы горячего водоснабжения; • Системы создания оптимального микроклимата на объектах массового скопления людей (спортивные комплексы, киноконцертные залы, торгово-развлекательные центры, бассейны, церкви, и др ); • Промышленные технологические процессы (сушка, дистилляция и разделение смесей, выпаривание, нагрев сырья, и др.); • Объекты агропромышленного комплекса с утилизацией сбросного тепла низкого потенциала (животноводческие комплексы, птичники, теплицы, хранилища зерна и др.); • Системы централизованного теплоснабжения (отопление новых застроек с высокой плотностью, подогрев подпиточной воды на ТЭЦ, прямой подогрев сетевой воды и др.)

www.tn.esco.co.ua


АНАЛИТИКА

18 Причём при сегодняшней ценовой политике на энергоресурсы, и предполагаемом опережающем росте цен на газ по сравнению с ростом тарифов на электроэнергию, предпочтительными для внедрения ТН становятся объекты ЖКХ. Одним из главных достоинств внедрения теплонасосных технологий в инженерные системы жизнеобеспечения ЖКХ является их конкурентоспособность по сравнению с традиционно применяемыми здесь теплогенераторами, сжигающими органическое топливо. Конкурентоспособность ТНУ зависит от их функционального назначения, экологического воздействия на окружающую среду и от целого ряда факторов термодинамического, конструктивного, экономического характера. Для экспресс-оценки можно применить анализ на базе критерия использования первичной энергии. Количество сэкономленного условного топлива при генерации потребного количества тепла QТН на теплонасосной установке по сравнению с традиционным теплогенератором, согласно [3], оценивается как G =0,1428 QТН ( 1/Kтр - 1/Kтн)

(1)

Экономия денежных средств, при применении электроприводных ТНУ для заданных тарифов на используемую тепловым насосом электрическую энергию эл и стоимости замещаемого топлива топ, возможна при условии (

эл

* Kтр) / (

топ

* СОР ) < 1,

(2)

Здесь Kтр и Kтн коэффициенты использования первичной энергии, определяемые по рекомендациям [3]. Зависимость (2), представленная на рисунке 1, позволяет при подготовке коммерческого предложения оценить целесообразность внедрения теплонасосной технологии. В каждом конкретном случае только на основании детального технико-экономического расчета определяется целесообразность внедрения ТНУ конкретного типа в качестве источника теплоты для конкретного потребителя, с конкретным типом низкопотенциального теплоносителя. При этом, используется средний коэффициент преобразования за отопительный период или за год эксплуатации установки. Некоторые особенности, связанные с применением теплонасосных технологий, удобно проиллюстрировать на анализе внедрённых НПП «Инсолар» установок. В 2006 году ЮЖД выполнила модернизацию системы отопления типового пригородного вокзала на ст. Залютино, г. Харьков [4]. Угольные котлы суммарной мощностью 50 кВт были заменены грунтовым тепловым насосом мощностью 38,6 кВт с 12киловаттным электродоводчиком. Система успешно работает в автоматическом режиме, уменьшив годовые эксплуатационные расходы на отопление со 140 тыс. грн. до 36 тыс. грн. Кроме этого, поставленное оборудование (рис.2) позволяет кондиционировать воздух в жаркое летнее время и круглогодично получать горячую воду почти бесплатно.

Зоны рационального внедрения тепловых насосов при СОР = 3.0 2.4 Коэффициент рационального внедрения

2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

0

1000

2000

3000

= 0,5 грн./(кВтч), СОР = 3,0; = 0,24 грн./(кВтч), СОР = 3,0; = 1,0 грн./(кВтч), СОР = 3,0;

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Стоимость природного газа S, грн. за 1000 м3 граница рациональности применения; = 0,7 грн./(кВтч), СОР = 3,0;

Рисунок 1. Оценка рациональности внедрения тепловых насосов.

10000

11000


19 Капиталовложения в ТНУ окупились за 2 года и 6 месяцев.

автоматическом режиме. Ожидаемый срок окупаемости первичных капиталовложений 4-4,5 года. Интересное решение применения теплонасосной технологии для утилизации низкопотенциального сбросного тепла реализовано в крытом бассейне спортклуба «Нефтяник» (г. Ахтырка Сумской обл.). Многолетняя эксплуатация показала, что система поддержания оптимального температурновлажностного режима на базе ТН «воздух-воздух» и теплообменников-утилизаторов на линии приточный/сбросной воздух позволила уменьшить в восемь раз пиковое потребление тепловой мощности и свести к нулю коррозионное разрушение железобетонных и строительных конструкций.

Рисунок 2. Теплонасосная установка на ст. Залютино (Харьков, ЮЖД). Мониторинг работы установки в течение первого года показал, что расчёт, выполненный по методике фирмы Viessmann, даёт завышенные значения по поверхности грунтового теплообменника. Начиная с 2007 года, к ТНУ подключено и успешно обогревается дополнительное здание площадью 120 м2. Такие «избыточные» расчётные характеристики оборудования гарантируют работоспособность, но в то же время снижают конкурентоспособность, за счёт увеличенных капиталовложений. Полученный опыт применения грунта в качестве низкопотенциального источника тепла успешно реализован при создании теплонасосной системы теплоснабжения для помещений храма в с. Тополиное, Донецкой обл. Система третий год работает в

Схема успешно работает более 12 лет и может быть рекомендована для утилизации теплоты вентиляционных выбросов в киноконцертных или спортивных комплексах, крытых торговых центрах и других помещениях с большим скоплением людей. Перспективным представляется использование тепловых насосов для целей автономного и централизованного горячего водоснабжения. В НПП «Инсолар» разработаны автономные водогрейные установки ёмкостью от 200 до 800 л. Отдельные образцы успешно эксплуатируются. Совместно с ИПМаш НАН Украины разработана и внедрена серия теплонасосных сушильных установок, разработаны и внедряются энергосберегающие системы для ряда промышленных предприятий Харькова, где применение теплонасосных техноло-

Рисунок 3. Принципиальная схема утилизации вентиляционного сбросного тепла в крытом бассейне.

№ 1 (4) / 2012

www.tn.esco.co.ua


АНАЛИТИКА

20 гий позволяет утилизировать низкотемпературные выбросы, экономя использование газа и электроэнергии. Говоря о достоинствах получения тепловой энергии с помощью тепловых насосов, нельзя поддаваться соблазнительному выводу об их абсолютной применимости. Необходимо тщательно оценивать целесообразность использования ТНУ в сравнении с традиционными видами энергоисточников, базируясь на следующих факторах: Фактор термодинамический: реализуемый цикл, температура НПИТ и температура теплоносителя потребителя теплоты, свойств рабочего тела, СОР; Фактор конструктивный: тип компрессора, тип теплообменников, их технические характеристики, схемное решение установки; Фактор экономический: уровень цен на электроэнергию и замещаемое топливо, цены на применяемое оборудование, на его монтаж и наладку, цены на систему автоматизации; Фактор экологический: отсутствие процесса сжигания топлива в цикле ТН, уменьшение выбросов СО2 за счет вытеснения части потребного топлива при высокой энергетической эффективности;

К сожалению, из-за лимита объёма статьи не затронуты такие важные вопросы как правильный выбор низкопотенциального источника энергии для ТНУ и мощности теплового насоса, как корректная оценка окупаемости и др. Но один из основных выводов заключается в том, что вопросами проектирования и внедрения теплонасосных технологий должны заниматься специалисты. Литература 1. Мацевитый Ю.М., Чиркин Н.Б., Богданович Л.С., Клепанда А.С., О рациональном использовании теплонасосных технологий в экономике Украины, //Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит, №3, 2007. 2. Клепанда А.С, Несвитайло В.А., Чиркин Н.Б., Шерстов Е.В. Некоторые особенности проектирования и эксплуатации теплонасосных систем теплохладоснабжения, часть 1, //Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит, 2010 г., №6. 3. Калнинь И.М. Техника низких температур на службе энергетики. //Холодильное дело. 1996. №1. 4 Мацевитый Ю.М., Богданович Л.С., Клепанда А.С., Остапчук В.Н., Чиркин Н.Б. Альтернативная система теплоснабжения на базе теплового насоса с грунтовым теплообменником, //Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит», №8, 2007.

Фактор социальный: снижение коммунальных тарифов и повышение комфортности инженерных систем.

Новое теплоснабжение в 21 веке

Схемы теплоснабжения городов: • Алушта • Запорожье • Полтава • Кременчуг • Феодосия

Энергосервисная компания «Экологические Системы» www.ecosys.com.ua


21

Универсальный тепловой насос С. В. Владимиров. (ДонНУЭТ, Донецк) В мировой практике меняется стратегия теплоснабжения: происходит переход от традиционного сжигания органического топлива к использованию тепловых насосов для получения рассеянного или сбросного техногенного тепла, имеющего температуру от 5 до 35°С. Сегодня в различных странах земного шара работает свыше 10 млн. теплонасосов различной мощности (от нескольких киловатт до сотен мегаватт) и их количество неизменно растёт. По прогнозу Мирового Энергетического Комитета (МИРЭК) к 2020 году в развитых странах доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов составит не менее 75%. Рыночные преобразования и рост цен на топливо в Украине обуславливают актуальность и необходимость использования альтернативных систем отопления, в том числе и на базе тепловых насосов. Специфика стран СНГ по отношению к странам Запада характеризуется стойким отставанием в развитии различных сфер деятельности на 25-40 лет. Тепловые насосы являются достаточно дорогостоящим оборудованием. Начальные затраты на установку этих систем выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения на обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупятся за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учитывать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций кроме бытовой электрической сети. Тепловые насосы - единственные установки, которые производят в 3-7 раз больше тепловой энергии, чем потребляют электрической, что делает их наиболее эффективными источниками высокопотенциального тепла. По заключениям экспертов-энергетиков применение теплового насоса в 1.2-2.5 раза выгоднее, чем самой эффективной (газовой) котельной. Тепловой насос - это в некотором смысле «холодильник наоборот». В обоих устройствах основными элементами являются испаритель, компрессор, конденсатор и детандер или дроссель (регулятор потока), соединённых трубопроводом, в котором циркулирует хладагент - рабочее вещество. Процесс протекающий в тепловой машине – круговой. Для изображения его в координатах Т – S (T – температура, S – энтропия) достаточно использования двух изотерм А-Б и В-Г, двух адиабат Г-А и Б-В. Такой равновесный термодинамический цикл получил название цикла Карно (рис. 1). Рассмотрим принцип работы теплового насоса. Компрессор нагнетает (рис.1, линия Г-А) парообразный хладон в конденсатор, где от него отводится тепло. Рабочее вещество переходит из парообразного состояния в жидкое. Процесс изобарный, № 1 (4) / 2012

а в области влажного пара и изотермический ТK (линия А-Б). Происходит отвод тепла от рабочего тела к нагреваемому источнику. Далее оно подаётся в начале в детандер (линия Б - В), а затем в испаритель. Рабочее тело переходит из жидкого состояния в парообразное и отбирает тепло от охлаждаемого источника. Процесс, также как и в конденсаторе, изобарный, а в области влажного пара и изотермический ТU (линия В – Г). В T – S диаграмме процесс подвода тепла (q1) измеряется площадью прямоугольника S1- Г- В - S2 или q1=ТU S. Отвод тепла (q2) характеризуется площадью прямоугольника S1- А- Б - S2. или ТK S. Тепло (qo), которое переходит в работу (l) на диаграмме измеряется площадью А-Б-В-Г. Данную величину можно найти по формуле: qo = l =

S (ТK- ТU).

Эффективность теплового насоса характеризуется коэффициентом преобразования. Он находится как отношение величины теплового потока q2, полученной в конденсаторе тепловой энергии к затраченной в компрессоре электрической мощности (l). ε = q2/l = ТK(ТK- ТU)-1. Величина коэффициента преобразования теплового насоса зависит от разности температур кипения холодильного агента в испарителе и его конденсации в конденсаторе. Чем меньше эта разность, тем выше коэффициент преобразования. Обычно отопительные тепловые насосы работают с коэффициентом преобразования, значения которого лежат в интервале 3,5…5. T

TU

TK

0

А

Б

Г

В

S1

S2

S

Рисунок 1. Цикл Карно в координатах T и S www.tn.esco.co.ua


АНАЛИТИКА

22 Европейским парламентом принята Директива по ис¬пользованию возобновляемых источ-ников энергии (Directive on the Use of Renewable Energy Sources), которая не допускает использо-вания тепловых насосов с коэффициентом преобразования, равным 2,875 и ниже.

При работе компрессора 3 пары хладагента (рабочее тело) отсасываются из испарителя 4 компрессором, сжимаются и нагнетаются в водяной конденсатор 2, где нагревает воду, которая в дальнейшем поступает в накопительный бак. Хладон переходит из парообразного состояние в жидкое и сливается в ресивер 5. Из ресивера рабочее тело подаётся в дроссель 6, в котором давление его понижается от давления конденсации до давления кипения. Кипящая жидкость далее поступает в испаритель 4, размещённый в охлаждаемой камере и отбирает из неё тепло.

Особенно выгодно применение теплового насоса при одновременном использовании тепла и холода. Это успешно реализуется в ряде технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве, системах кондиционирования воздуха и др. Поэтому целью работы явилось разработка конструкции теплового насоса, позволяющего нагревать воду для предприятия и поддерживать заданную температуру в холодильных камерах.

Охлаждение камеры без нагрева воды. В этом случае не подаётся нагретая вода на пред-приятие, а камеры охлаждаются. Электромагниты 8,9,11 закрыты, 10,7-открыты.

Предлагаемый универсальный тепловой насос (рис. 2) содержит воздушный 1 и водяной 2 конденсаторы, соединённые трубопроводам с ресивером 5. В свою очередь ресивер 5 через дроссель (ТРВ) 6 трубопроводом связан, с начала, с испарителем 4, установленном в охлаждаемой камере, а затем и с компрессором 3. Изменение направления потока рабочего тела производится электромагнитными клапанами 7,8,9,10,11. Водяной �� воздушный конденсаторы разделены между собой обратным клапаном 12. Для стабилизации температуры конденсации конденсатор снабжён вентилятором с изменяющимся числом оборотов и датчиком давления. В качестве рабочего тела используется хладон.

При работе компрессора 3 пары хладагента (рабочее тело) отсасываются из испарителя 4 компрессором, сжимаются и нагнетаются в воздушный конденсатор 1, где происходит сброс тепла в атмосферу. В дальнейшем перемещение хладона проходит по ранее рассмотренной схеме. Нагрев воды без охлаждения камеры. В данном случае воздушный конденсатор использу-ется как испаритель. Электромагниты 7,10 - закрыты, 9,11,8-открыты.

9 7

3

8

4

1

2

10

12 6 5

Рисунок 2. Универсальный тепловой насос Тепловой насос может работать в трёх режимах: 1. Нагрев воды и охлаждение камеры. 2. Охлаждение камеры без нагрева воды. 3. Нагрев воды без охлаждения камеры. Нагрев воды и охлаждение камеры. В этом случае подаётся нагретая вода на предприятие и камеры охлаждаются. Электромагниты 7,9,11 закрыты, 10,8-открыты.

11

Хладон через электромагнитный клапан 8 подаётся компрессором 3 в водяной конденсатор 2. Вода отводит от него тепло и нагревается. Холодильный агент переходит из парообразного состояния в жидкое и сливается в ресивер 5. Далее через дроссель и электромагнитный клапан 11 попадает в воздушный конденсатор 1 (в данном случае он является испарителем). Хладон кипит и отбирает тепло из окружающего воздуха. Образованный пар всасывается компрессором и цикл замыкается. Применение предлагаемого теплового насоса позволит значительно понизить стоимость горячей воды. Литература 1. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. М Агропромиздат, 3-е издание переработанное и дополненное, 1989 год - 672 с.


23

Перспективы применения тепловых насосов для отопления и кондиционирования зданий и сооружений

Известно, что в России потребление энергии для отопления в 5-10 раз выше энергопотребления в развитых странах. Основными причинами повышенной энергоемкости экономики России являются суровые климатические условия и высокие энергетические потери практически на всех этапах распределения ресурсов. Структура потерь энергии в цепочке «получение – транспортировка – преобразование – потребление энергии» показывает, что основные потери энергии- до 70% приходится на потери тепла в зданиях и сооружениях, т.е. у конечных потребителей энергии. Более половины потерь энергии, приводящих к огромным финансовым затратам при эксплуатации зданий происходит за счет применения устаревших и/или энергозатратных климатических систем. Одним из направлений энергосбережения в области отопления, вентиляции и кондиционирования и уменьшения финансовых затрат на эксплуатацию зданий являются технологии на основе тепловых насосов.

ЭНЕРГОЕМКОСТЬ РОССИЙСКОЙ ЭКОНОМИКИ В СРАВНЕНИИ С ДРУГИМИ СТРАНАМИ (э/потребление на ВВП по ППП, данным МЭА 2005 г.)

т.н.э /000 2000$ 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

№ 1 (4) / 2012

Швеция

Аргентина

Португалия

Румыния

Нигерия

Мексика

Корея С.

Корея Ю.

Китай

Индия

Россия

Германия

Норвегия

Франция

Дания

Чехия

Канада

США

0

Великобритания

0,1

www.tn.esco.co.ua


ПОЛЕМИКА

24 Использование тепловых насосов для тепло и холодоснабжения Тепловые насосы можно с успехом применять для решения задач энергосбережения при обеспечении теплом и холодом крупных объектов, торговых центров, офисных зданий, гостиниц, спортивных сооружений, имеющих площади от несколько десятков до сотен тысяч квадратных метров. Достойной альтернативой существующим климатическим системам, используемых для отопления, вентиляции и кондиционирования крупных зданий и работающих по схеме «чиллер - фанкойл», являются мультизональные, энергоэффективные климатические системы на тепловых насосах.

Интересным примером получения тепла из нетрадиционного источника тепла является крупнейшая в Стокгольме теплонасосная станция. Ее выходная тепловая мощность составляет 520 МВт. Применяя тепловые насосы, эта станция обеспечивает теплом 63% потребителей в столице Швеции. Станция имеет 16 теплонасосных установок, размещенных на баржах, причаленных к берегу и перекачивает тепло из вод Балтийского моря в систему теплоснабжения города. Средняя температура воды в Балтийском море практически круглогодично составляет +4°С. Охлаждая воду, забираемую тепловым насосом до +2°С, станция поставляет тепло, стоимость которого на 30% ниже, чем у любой другой ТЭЦ или котельной.

В случае использования тепловых насосов для тепло и холодоснабжения зданий используется тепло земли, озер и рек, в том числе и подземных. В этом случае тепловой насос «перекачивает» тепло из низкопотенциального состояния (+5 – +7ОС) до среднепотенциального (+65ОС). Эффективность применения тепловых насосов для тепло и холодоснабжения иллюстрируется рисунком (на примере использования эквивалента первичного топлива и выхода «чистой» энергии для потребления).

Использование тепловых насосов для отопления, вентиляции и кондиционирования При использовании тепловых насосов для отопления, вентиляции и кондиционирования зданий и сооружений применяется энергоэффективная, мультизональная климатическая система. Суть системы заключается в переносе избыточного тепла из одних помещений в другие, требующие обогрева. Таким образом, для теплоснабжения здания используются внутренние источники тепла (кинозалы, рестораны, конференц-залы, холодильные камеры и др.) и путем перекачивания тепла из одной зоны в другую значительно снижается общее теплопотребление от внешнего источника тепла.

Как видно из рисунка, наиболее эффективным решением является использование геотермального теплового насоса для отопления дома. Фактически потребитель оплачивает только 1/3 часть тепла, полученного им для отопления дома.

117 кВт

81 кВт

Геотермальный тепловой насос 36 кВт

Потери 64%

36 кВт

36 кВт

Электронагрев 36 кВт

100 кВт

72 кВт

36 кВт Тепловой насос воздух-воздух Уголь Нефть Газ

100 кВт

Потери 15%

газ/жидкое топливо

85 кВт


25 В качестве примера энергосберегающего использования теплонасосных установок (ТНУ) для отопления, вентиляции и кондиционирования можно привести крупную московскую гостиницу- ИРИС КОНГРЕС ОТЕЛЬ, общей площадью 35 тыс. кв. м, где при температуре наружного воздуха в пределах 11- 18 ОС вообще не используется внешний источник тепла и отопление осуществляется, только внутренними источниками избыточного тепла в помещениях. Фактически, с помощью тепловых насосов, включенных в мультизональную климатическую систему, происходит перераспределение тепла из помещений, где имеется избыток тепла, в помещения, где требуется обогрев. Перспективы внедрения тепловых насосов по мере повышения цен на энергоносители Из таблицы видна динамика роста цен на использование 1 кВт тепловой энергии, вырабатываемой основными энергоносителями. Единственным энергетическим ресурсом, которому уступает теплонаносная технология отопления, является природный газ. Однако с ростом цен на основные энергоносители применение тепловых насосов становится всё более выгодным и уже к 2011 году стоимость тепловой энергии, полученной от газа - самого дешевого источника тепла и энергии выработанной с помощью тепловых насосов сравняется. Начиная с 2011 года, применение теплонаносных систем будет наиболее оправданным по эксплуатационным и капитальным расходам. Применение тепловых насосов для отопления, вентиляции и кондиционирования уже сегодня является выгодным, особенно для зданий, состоящих из множества разнородных помещений – ресторанов, торговых залов, кинозалов, офисов, прачечных, спортзалов, фитнес-центров и др. Чем выше разнородность помещений и больше их число, тем выше экономический эффект от внедрения системы на тепловых насосах. В этих случаях интегральный экономический эффект от внедрения мультизональных климатических систем на основе тепловых насосов составляет более 50 рублей на квадратный метр площади всего здания. В частности, при перекачивании избыточного тепла в здании, затраты на отопление составят 41 коп на 1 кВт тепла, тогда как Период прогноза

затраты на тепло, получаемое от теплосети составляют 77 коп на 1 кВт. Экономия очевидна. Преимущества тепловых насосов • Исключительная долговечность, срок эксплуатации до 30 лет • Отсутствие необходимости закупки, транспортировки и хранения, какого- либо топлива • Устойчивая работа на протяжении всего срока эксплуатации • Колебания температуры и влажности в помещениях минимальны • Абсолютно взрыво- и пожаробезопасны • Не нуждаются в сложном и трудоемком обслуживании • Работают в автоматическом режиме • Возможно подключение к Интернет и диагностики системы на расстоянии • Отлично встраиваются в любую схему диспетчеризации объекта • Занимают минимум пространства • Экологически чистыe, не выделяют CO2, NO и других выбросов • Отсутствуют аллергено-опасные выбросы в помещения На сегодняшний день геотермальный тепловой насос (Geothermal Heat Pump) является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и кондиционирования. Однако, несмотря на очевидный экономический эффект от внедрения энергосберегающих технологий, в России пока еще не так много крупных объектов, где внедрены и эксплуатируются климатические системы на тепловых насосах. Только в последние годы российские инвесторы обратили внимание на эту передовую технологию и стали активно внедрять её на своих объектах. Одним из основных лидеров в этой области является наша компания, накопившая реальный опыт по проектированию и монтажу теплонасосных установок на крупных объектах, таких как торговые центры, крупные банки и офисы. В своих проектах компания применяет в основном тепловые насосы американской компании «FHP», отличающиеся простотой, надежностью и относительно невысокой стоимостью.

Цена кВт тепловой энергии, полученной от различных источников, руб. Газ

Электроэнергия

Теплосеть

Тепловой насос

2007г.

0,25р.

1,86р.

0,77р.

0,56р.

2008г.

0,33р.

2,03р.

0,85р.

0,61р.

2009г.

0,43р.

2,19р.

0,94р.

0,66р.

2010г.

0,56р

2,34р.

1,03р.

0,70р.

2011г.

0,74р.

2,48р.

1,13р.

0,75р.

2012г.

0,97р.

2,61р.

1,25р.

0,78р.

2013г.

1,27р.

2,74р.

1,37р.

0,82р.

2014г.

1,66р.

2,87р.

1,51р.

0,86р.

Источник: www.ovkstroi.ru

№ 1 (4) / 2012

www.tn.esco.co.ua


ПРОЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОНАСОСНЫХ СТАНЦИЙ В СТРАНАХ СНГ

26

Тепловые насосы на службу систем горячего водоснабжения Полтавы дения Полтавского микрорайона «Левада», а также разработка ТЭО применения тепловых насосов для системы горячего водоснабжения микрорайона «Левада», в котором проживант около 18 тысяч жителей и расположен ряд бюджетных объектов.

Полтавский микрорайон «Левада» может и должен стать объектом внедрения современных энергосберегающих технологий с использованием возобновляемых источников энергии. В микрорайоне удачно расположены: источник низкопотенциального тепла - водозабор № 2 системы водоснабжения города и потребители тепла - система горячего водоснабжения микрорайона. Имеется разветвленная водопроводная сеть. Потенциал низкотемпературного тепла соответствует расчетному потреблению тепла системой горячего водоснабжения. Температурные режимы тепловых насосов соответствуют температуре воды в системе горячего водоснабжения.

Экономические показатели внедрения теплонасосной системы для центрального горячего водоснабжения микрорайона достаточно оптимистичны. Срок окупаемости составляет чуть больше 7 лет, годовая экономия средств - около 2,4 млн. грн. Соеращение потребления газа составит более 2 млн. куб. метров в течении года. Современные тепловые насосы позволяют обеспечить высокий коэффициент преобразования (СОР). Предложенные для использования тепловые насосы в зимний период обеспечат получение 5 квт тепла на каждый квт электрической энергии, подводимой к компрессору теплового насоса.

Система водоснабжения города Полтавы является мощным потенциальным источником тепла. Температура артезианской воды, поднимаемой водозаборами Полтавы с глубины 700 метров, составляет более 20ОС. В то же время СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» рекомендует при выполнении расчетов теплообменников горячего водоснабжения принимать температуру воды в системе холодного водоснабжения +5ОС, а ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» температуру воды не регламентирует. При транспортировке воды по системе водоводов происходит ее охлаждение, т.к. температура грунта на глубине прокладки водоводов составляет +(3-15)ОС на протяжении года. Отбор тепла водопроводной воды в непосредственной близости от водозаборов даст возможность полезно использовать тепло водопроводной воды, которое обычно отдается земле. Охлаждая с помощью тепловых насосов водопроводную воду с 20ОС до 15ОС возможно дополнительно получить 300-400 Гкал тепла ежесуточно для нужд города. Предприятием «НВЦ Теплокомплект», совместно с КП «Полтававодоканал» завершено энергетическое обследование систем теплоснабжени, водоснабжения и водоотве-

Существенным достоинством проекта является возможность остановить эксплуатацию 4-х котельных микрорайона в летний период с передачей всей полноты функций по обеспечению горячей водой микрорайона «Левада» тепловым насосам. А, как известно, именно в летний период эффективность комунальных котельных резко снижается. Внедрение тепловых насосв на системе горячего водоснабжения микрорайона, кроме получения прямого экономического эффекта, позволит повысить эффективность и надежность эплуатации котельных предприятия «Полтава- теплоэнерго». Выполненная работа является продолжением плодотворного сотрудничества предприятий КП «Полтававодоканал» и «НВЦ Тепло- комплект». По мнению специалистов двух предприятий рассматриваемый проект заслуживает внедрения.

График температуры грунта на глубине 1,6 метра 22

Температура грунта, ОС

20 18

t = 20-15 = 5OC

16

15

14 12

8,9

8 4

8

3,4 январь

6,1

4,1

4,4

2 0

12

11,4

10 6

14,0

13,9

февраль

2,9 март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь


27

Технология Zubadan: мультизональные VRF-системы City Multi G4 Системы СИТИ МУЛЬТИ являются оптимальным решением для небольших и средних зданий офисного или жилого типа. Системы с изменяемым расходом хладагента являются более экономичными, чем традиционные центральные системы на базе холодильных машин. Благодаря своим преимуществам системы СИТИ МУЛЬТИ все чаще применяются при кондиционировании даже крупных многоэтажных зданий. В состав серии мультизональных VRF-систем CITY MULTI входит 14 конструктивных модификаций внутренних блоков: канальные настенные, кассетные и многие другие. Всего с учетом всех модификаций производительности насчитывается 92 модели внутренних блоков. Модельный ряд внутренних блоков дополняют специальные контроллеры секций охлаждения приточных установок. Внешняя фреоновая секция охлаждения и внутренние блоки могут быть подключены к общему наружному блоку мультизональной системы CITY MULTI.

оборудованием. Предусмотрены средства взаимодействия с центральными системами диспетчеризации зданий (BMS) с использованием технологий LonWorks, BACnet, EIB, Modbus, Ethernet (XML). PUHY-HP Y(S)HM Отопление (охлаждение): 22,4–56,0 кВт • Особенности серии тепловых насосов серии City Multi Y Zubadan • Минимальная температура наружного воздуха в режиме нагрева составляет -25°С. • Стабильная теплопроизводительность: номинальная теплопроизводительность сохраняется при понижении температуры наружного воздуха до -15°С. • Увеличенный интервал между режимами оттаивания (до 250 минут) наружного теплообменника обеспечивает длительный непрерывный нагрев воздуха. • Оттаивание наружного теплообменника происходит мощно и быстро, что исключает падение температуры воздуха в помещении. • Быстрый запуск: система достигает номинальной теплопроизводительности всего за 20 минут при температуре наружного воздуха -15°С.

В новой серии наружных блоков G4 заложена модульность, то есть существуют несколько модулей наружных блоков, из которых формируются все мощностные модификации наружных агрегатов. В серии G4 применяются только компрессоры с инверторным приводом. Это продлевает срок службы систем и уменьшает нагрузку на электрическую сеть, так как полностью отсутствуют высокие пусковые токи.

Стабильная теплопроизводительность Номинальная теплопроизводительность систем City Multi Y Zubadan сохраняет номинальное значение вплоть до температуры наружного воздуха -15°С, а дальнейшее снижение производительности не столь существенное как у систем стандартной серии City Multi Y. существенное падение теплопроизводительности стандартной системы Y PUHY-P при низких температурах приводит к необходимости выбора «переразмеренного» наружного блока. Наружный блок City Multi Y Zubadan способен заменить более мощный блок стандартной серии City Multi Y.

В системах CITY MULTI предусмотрены различные приборы для индивидуального управления внутренними блоками, а также для централизованного контроля систем. Разработан программноаппаратный комплекс Mitsubishi Electric для выполнения основных задач диспетчеризации: мониторинг и контроль системы, раздельный учет электропотребления, ограничение пиковой нагрузки на электросеть, взаимодействие со сторонним СистемаCity Multi Y ZUBADAN: PUHY-HP

ВБ 2

ВБ n

LEV B

C

LEV B

Наружный блок City Multi Y ZUBADAN: PUHY-HP

ресивертеплообменник Power Receiver

ВБ 1

C

LEV B

компрессор со штуцером инжекции

B

H

7 теплообменник наружного блока

A

В

C J

LEV A

G

D

LEV С ВБ - внутренний блок

№ 1 (4) / 2012

движение хладагента в цепи инжекции

9

А

F

теплообменник HIC цепь инжекции хладагента

www.tn.esco.co.ua


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

28 2,0

температура воздуха в помещении 20 ОС

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

теплопроизводительность потребляемая мощность

0,6 -25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

Температура наружного воздуха, С О

Производительность выше на 40%

кВт

Теплопроизводительность

Коэффициент коррекции

1,8

Стабильная теплопроизводительность до - 15ОС PUHY-HP400YSHM-A

45

рт анда i Y ст HM-A lt u M Citi 00YS Y-P4 PUH

28

PUHY-HP250YHM-A

дарт стан -A Y i t Mul 50YHM Citi Y-P2 U P H

0

-25

-20

-15

-10

-5

0

Температура наружного воздуха, ОС (WB)

Гарантированный нагрев до - 25°С Наружный блок City Multi Y Zubadan оснащен специальной цепью парожидкостной инжекции хладагента. Она обеспечивает высокую производительность теплового насоса при низких температурах наружного воздуха. Завод-изготовитель гарантирует работу систем в режиме нагрева до -25°С.

3


29

Режим нагрева нагрев до -25ОС

CITY MULTI Y стандарт

-20ОС

-15,5ОС

CITY MULTI Y ZUBADAN -25ОС

-15,5ОС

-25

-20

-10

0

10

20

Темп. наружного воздуха, ОС (WB)

Выход на полную производительность за 20 минут При температуре наружного воздуха -20°С система City Multi Y Zubadan развивает полную теплопроизводительность всего через 20 минут.

полная производительность Sity Multi Y ZABADAN

за 20 минут

кВт

Теплопроизводительность

31,5

Производительность выше на 40%

19

Sity Multi Y стандарт а) темп. наружного воздуха -15ОС б) модели Р250YHM-A 0 0

№ 1 (4) / 2012

20

Время, мин.

www.tn.esco.co.ua


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

30

PUHYHP200YHM-A

Параметр / Модель

Наружный агрегат состоит из модулей

-

Напряжение электропитания

Отопление

Охлаждение

PUHYHP250YHM-A

PUHYHP200YSHM-A

PUHYHP500YSHM-A

-

PUHY-HP200YHM-A PUHY-HP200YHM-A

PUHYHP250YHM-A PUHYHP250YHM-A

380 В, 3 фазы, 50Гц

производительность

кВт

25,0

31,5

50,0

63,0

потребляемая мощность

кВт

6,52

8,94

13,35

18,04

рабочий ток

А

11,0

15,0

22,5

30,4

3,83

3,52

3,74

3,49

коэффициент производительности СОР диапазон наружных температур

WB

производительность

кВт

22,4

28,0

45,0

56,0

потребляемая мощность

кВт

6,40

9,06

12,86

18,16

рабочий ток

А

10,8

15,2

21,7

30,6

3,50

3,09

3,49

3,08

коэффициент производительности СОР диапазон наружных температур

-25 - +15,5ОС

WB

-5 - +43ОС

Индекс установочной мощности внутренних блоков

50 - 130% от индекса мощности наружного блока

Типоразмеры внутренних блоков

Р15 - Р250

Р15 - Р250

Р15 - Р250

Р15 - Р250

Количество внутренних блоков

1 - 17

1 - 21

1 - 34

1 - 43

Уровень шума

дб (А

56

57

59

60

Размеры (В х Ш х Д)

мм

1710х920х760

1710х920х760

1710х920х760

1710х1220х760

Вес

кг

220

220

440

440

Источник: www.zubadan.kiev.ua


31

Проблемы и перспективы снижения затрат на теплоснабжение объектов в сфере ЖКХ за счет применения теплонасосных технологий Закиров Данир Галимзянович, заведующий отделом энергосберегающих технологий и природоохранного оборудования (ЭТПО) Межотраслевого НаучноИсследовательского Института Экологии Топливно-Энергетического Комплекса (МНИИЭКО ТЭК), генеральный директор Ассоциации энергетиков Западного Урала, д.т.н.; Полежаев Андрей Викторович, инженер МНИИЭКО ТЭК (Пермь) Острие решения проблем энергосбережения тепловой энергии на сегодняшний день сосредоточено в жилищно-коммунальном секторе. На отопление и горячее водоснабжение, вентиляцию и электроснабжение гражданских зданий расходуется в России около 30% всего добываемого топлива в стране. Системами централизованного теплоснабжения, являющимися локальными монополиями вырабатывается около 1,4 млрд. Гкал тепла в год. В жилищно-коммунальном хозяйстве страны в настоящее время эксплуатируется порядка 68 тыс. (включая ведомственные) котельных, которые вырабатывают около 600 тыс. Гкал тепловой энергии в год. В большинстве городов РФ сложилась крайне неблагоприятная обстановка с содержанием энергетического хозяйства, где свыше 40% бюджета города расходуется на теплоснабжение. Около 50% объектов и инженерных сетей требует замены, не менее 15% находится в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно регистрируется в среднем 70 повреждений. Потери в тепловых сооружениях и сетях достигают свыше 30%, а с утечками теплоносителя ежегодно теряется более 250 млн. м3 воды. Главные резервы экономии ТЭР сосредоточены не только у потребителя, но и в инженерных сетях, в том числе 25–60% по теплу. Причин такого состояния коммунальной энергетики много. Это и дефицит финансов, износ оборудования и тепловых сетей, и слабое разграничение зон полномочий в коммунальной энергетике, а также отсутствие перспективных схем развития систем теплоснабжения с разработкой и внедрением высокоэффективных технологий использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). В существующих условиях требуются новые подходы к решению проблемы снижения затрат на теплоснабжение: разработка комплексной программы теплоснабжения, ориентированного на реализацию потенциала экономии ТЭР; совершенствование тарифной политики и стимулирования потребителей энергоресурсов; повышение эффективности использования тепловой энергии; создание действенного механизма, стимулирующего снижение № 1 (4) / 2012

затрат на теплоснабжение в сфере ЖКХ; новые научные разработки, широкий круг исследований; разработка новых энергосберегающих технологий и оборудования, основанных на вовлечение в процесс получения тепловой энергии ВЭР, обеспечивающих снижение себестоимости тепла, его потерь при выработке и транспортировке. Существенное улучшение экономических и экологических характеристик производства тепловой энергии достигается с помощью теплонасосоных установок (ТНУ), позволяющих трансформировать низкопотенциальную теплоту ВЭР и возобновляемых природных источников до более высоких температур, пригодных для целей теплоснабжения. Кроме того, применение ТНУ дает возможность приблизить тепловые мощности к местам потребления, минимизировать протяженность тепловых сетей, рассредоточить выбросы в регионе и получать в системах отопления 3-8 кВт эквивалентной тепловой энергии в зависимости от температуры низкопотенциальных источников, затрачивая при этом 1 кВт электрической энергии. Важнейшей особенностью ТНУ является универсальность по отношению к виду первичной энергии, возможность использования практически всех видов энергии, поскольку компрессор ТНУ может приводить в действие механическим, электрическим и любым тепловым двигателем. Это способствует оптимизации топливного баланса с замещением дефицитных энергоресурсов менее дефицитными видами. Крупным преимуществом схем теплоснабжения ТНУ с электрическим приводом является их высокая экологическая эффективность. ТНУ расходуют в 3–4 раза меньше топлива. По сравнению с электроотоплением расход электроэнергии сокращается на 50–70%. Благодаря полной автоматизации ТНУ не требует постоянного обслуживания. Как свидетельствует мировой опыт, ТНУ довольно интенсивно вытесняют традиционные схемы теплоснабжения, основанные на сжигании органического топлива. ТНУ могут использоваться в качестве квартирных, домовых, квартальных и районных источников теплоснабжения. Они не требуют больших сроков строительства. ТНУ могут размещаться вблизи потребителей, что позволяет минимизировать протяженность тепловых сетей, практически исключив потери тепловой энергии при транспортировке. Согласно прогнозам МИРЭК к 2020 году в развитых странах 75% теплоснабжения (коммунального и промышленного) будет осуществляться с помощью тепловых насосов. Массовое производство и внедрение ТНУ осуществляется в США, Японии, ФРГ, Швеции, Канаде, Франции, Дании, Австрии, Норвегии, Нидерландах и других странах.

www.tn.esco.co.ua


32 Россия пока существенно отстает в этой сфере, хотя имеется огромный потенциал низкотемпературных ресурсов, которые можно использовать для теплоснабжения. Между тем с учетом более жестких климатических условий и более продолжительного отопительного периода экономическая и экологическая эффективность от применения ТНУ у нас будет намного выше, чем в странах Европы, США и Канады. В современных условиях факторами, способствующими повышению роли теплонасосной техники и стимулирующие ее развитие, являются: рост стоимости топлива, ужесточение экологических требований; повышающий конкурентоспособность ТНУ; необходимость усовершенствования и снижения топливо- и капиталоемкости теплоснабжения. Отдел энергосберегающих технологий и природоохранного оборудования МНИИЭКО ТЭК проблемой использования вторичных энергоресурсов и низкопотенциального тепла занимается с 1986 г. В данном направлении достигнуты значительные теоретические и практические результаты. В 1988 г. впервые в СССР была разработана и внедрена технология утилизации тепла оборотной воды компрессоров на шахте «Ключевская» ПО «Кизелуголь» (Пермская область) с применением тепловых насосов для улучшения охлаждения процесса сжатия воздуха и отопления промплощадки шахты. В 1994 г. на основе результатов исследований был выполнен рабочий проект технологического комплекса утилизации низкопотенциального тепла шахтной воды для шахты «Зенковская» АО «Прокопьевскуголь». С помощью данной теплонасосной установки мощностью 2,4 МВт проектом предусмотрено покрывать круглогодичную нагрузку системы горячего водоснабжения и базовую нагрузку отопления. В 1995 г. был выполнен рабочий проект, предусматривавший применение тепловых насосов для шахты «Степановская» АО «Ростовуголь» по утилизации низкопотенциальной теплоты хозяйственнобытовых стоков с целью улучшения температурного режима их очистки. В последние годы выполнен большой объем научно -исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию эффективных технологий, получено около 10 патентов. Разработана опытная технология утилизации низкопотенциального тепла сбросных шахтных вод с применением компрессионных тепловых насосов. В 2001 году на шахте «Осинниковская» ОАО «Кузнецкуголь» в Кемеровской области впервые в России была испытана опытно-промышленная установка по утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод, которая полностью покрывает потребности горячего водоснабжения шахты и позволяет отключить шахтную котельную в летнее время года.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ Опытная эксплуатация показала высокие технико-экономические и экологические показатели: снижение себестоимости вырабатываемой 1 Гкал тепловой энергии в 2,5 раза, по сравнению с теплом, получаемым от угольной котельной шахты; полное исключение вредных выбросов в атмосферу, образующихся при сжигании угля, и штрафов за эти выбросы. Значительным тепловым потенциалом располагают хозяйственно-бытовые стоки в коммунальном хозяйстве, используя которые можно значительно снизить себестоимость тепловой энергии. Для снижения затрат на теплоснабжение была разработана технология утилизации низкопотенциального тепла неочищенных сточных вод с помощью тепловых насосов, что позволяет использовать бросовое тепло канализационных стоков для отопления канализационной насосной станции (КНС). Осенью 2000 года на РНС-3 «Гайва» МП «Пермводоканал» указанная технология внедрена; в течение 4-х отопительных сезонов она полностью обеспечила потребности насосной станции в отоплении и горячем водоснабжении. В сравнении с электроотоплением себестоимость 1 Гкал тепла снизилось в 4,6 раза. Срок окупаемости проекта составил 1 год. Кроме того, по заказу Госстроя РФ в 2003 году в рамках НИР «Разработка методических рекомендаций по применению теплонасосных технологий и методики расчета технико-экономической эффективности ее применения в сфере ЖКХ» нами была произведена оценка экономической эффективности применения теплонасосных технологий в ЖКХ в соответствии с разработанной институтом МНИИЭКО ТЭК методике оценки эффективности применения теплонасосных технологий. Расчеты были произведены в случае замещения теплонасосными технологиями традиционных источников тепловой энергии в системах теплоснабжения, и в случае использования во вновь строящихся системах теплоснабжения. В качестве источников тепловой энергии для систем теплоснабжения рассматривались котельные, работающие на газе, угле, мазуте и отопление электрокотлами. Мощность сравниваемых источников тепловой энергии была принята 1 Гкал/ час. Продолжительность работы в году составляет 5496 часов, что соответствует продолжительности отопительного периода для г. Перми. Полученные данные показывают, что эксплуатационные затраты при использовании теплонасосных технологий в качестве источника тепловой энергии в 3,7 раза меньше, чем при использовании электрообогрева, в 1,3 раза меньше, чем при использовании газовой котельной, в 2,4 раза меньше, чем при использовании мазутной котельной и в 1,9 раза меньше, чем при использовании угольной котельной. В прошлом году по заказу Минэнерго РФ нами были проведены научно-исследовательские работы по определению потенциала использования низкопотенциального тепла.


33 Наибольший потенциал использования имеют шахтные воды. Загрязненные и очищенные хозбытовые стоки, техническая вода тепловых и атомных электростанций, тепловые сбросы промышленных предприятий для использования которых в условиях рыночной экономике становится актуальным проведение научно-исследовательских работ и разработка эффективных теплосъемников, теплообменников работающих в загрязненных и агрессивных средах и соответствующих технологий с применением тепловых насосов. Согласно проведенных расчетов за счет отбора теплоты нетрадиционных источников и использования ВЭР можно снизить теплопотребление в России примерно на 30% , а в жилищно-коммунальном секторе до 40%, сэкономив за счет использования вторичных энергетических ресурсов - более 30 млн. т.у.т. Тепловые насосы в перспективе найдут широкое применение в жилом и общественном секторах. Эффективность систем теплоснабжения с применением тепловых насосов во многом определяется наличием источника низкопотенциальной теплоты. Источниками низкотемпературной теплоты для ТНУ в коммунальном хозяйстве могут служить грунтовая вода, наружный воздух, тепло грунта, теплота канализационных стоков, загрязненных и очищенных хозбытовых стоков, а также водопроводная вода. Для систем теплоснабжения индивидуальных домов необходимо наличие постоянного температурного потенциала. Этим требованиям отвечают грунт и грунтовые воды. Используя температуру сбрасываемой горячей воды в квартирах, теплоту вытяжного воздуха систем вентиляции, кондиционирования можно снизить на 30-40% потребление тепловой энергии в жилом секторе. Теплоснабжение объектов водопроводноканализационного хозяйства городов и муниципальных образований осуществляется, как правило, от собственных источников теплоснабжения, сжигающих органическое топливо или электрокотельных. Для теплоснабжения этих объектов можно использовать низкотемпературное тепло перекачиваемых ими очищенных или загрязненных хозбытовых стоков, а также водопроводной воды. Как показывают исследования, температура сточных канализационных вод составляет 20–30°С и изменяется в малых пределах в течение года. При использовании ТНТ, даже при температуре канализационных стоков 18–22°С, затрачивая 1 кВт-ч электрической энергии, можно получить 5–6 кВт-ч утилизированной тепловой энергии. Опыт внедрения и 4-х летняя эксплуатация технологии утилизации загрязненных хозбытовых стоков, разработанной институтом МНИИЭКО ТЭК в МП «Пермводоканал» (г. Пермь) показывает что, при сложившихся на рынке ценах на тепловую и электрическую энергию себестоимость 1 Гкал тепла № 1 (4) / 2012

выработанного тепловым насосом ниже стоимости централизованного теплоснабжения в 2,5 раза и в 4,6 раза ниже, по сравнению с электроотоплением. В рамках федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика» раздела «Энергоэффективность ЖКХ» проведены работы по разработке рекомендаций по применению ТНТ и методики расчета технико-экономической эффективности ее использования в сфере ЖКХ. Разработанные рекомендации подтверждают широкие возможности использования ТНТ для повышения эффективности коммунальной энергетики и существенного снижения затрат в коммунальном энергохозяйстве на выработку тепловой энергии. В дальнейшем необходимо, разработать и реализовать отраслевую программу по созданию и внедрению высокоэффективных технологий и оборудования с применением ТНУ для снижения затрат на теплоснабжение объектов жилищно-коммунального хозяйства. В настоящее время широкое внедрение ТНТ по утилизации низкопотенциальной теплоты сдерживается из-за перекоса цен на тепловую и электрическую энергию, отсутствия необходимых нормативно-законодательной базы и инвестиционного климата, а самое главное — недостаточного внимания и поддержки государственных и региональных органов власти к данной проблеме. Для широкого внедрения энергосберегающих высокоэффективных технологий с использованием тепловых насосов необходимо: • создать законодательно-нормативную базу, способствующую внедрению технологий с применением ТНУ в жилищно-коммунальной сфере; • разработать до 2010 г. государственную Программу, предусмотрев объемы научноисследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию новых технологий; конструкций экономичных и эффективных тепловых насосов для теплоснабжения и горячего водоснабжения объектов социальной сферы и индивидуальных домов; экологически чистых хладагентов, а также необходимые финансовые ресурсы для их активного внедрения; • Федеральной энергетической комиссии разработать и предложить эффективные меры по устранению перекоса цен на тепловую и электрическую энергию позволяющую использовать ВЭР; • в государственных научно-технических программах по линии Министерства образования и науки РФ ввести раздел по исследованию, созданию и внедрению новых энергосберегающих технологий с применением тепловых насосов для теплоснабжения объектов социальной и коммунальной сферы; • для предприятий, внедряющих ТНУ, установить налоговые льготы, а также тарифы на оплату электроэнергии, потребляемой приводами тепловых насосов. Источник: www.energo-resurs.ru/vzh.htm

www.tn.esco.co.ua


34

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

КХ4 — новая VRF-система от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES и отопление зданий в условиях юга России Компания MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES представляет новую многозональную систему кондиционирования воздуха КХ4, развивающую направление VRF-систем и продолжающую традиции MHI выпускать энергосберегающее и экологически безопасное климатическое оборудование.

использование системы воздушного теплового насоса (коим является VRF-система кондиционирования КХ4) в качестве основного и единственного источника обогрева помещений? Давайте посмотрим на расчетные температуры наружного воздуха по параметрам «Б» для зимнего периода (см. таблицу). Расчетные значения температуры наружного воздуха в холодный период

Наружный блок системы КХ4 мощность 22,4 кВт и выше На сегодняшний день в России при работе систем отопления и кондиционирования зданий происходит некоторое дублирование их функций, т.к. Система кондиционирования производит охлаждение помещений в летний период и нагрев помещений в переходный период (режим теплового насоса), а система отопления также производит нагрев помещений в холодный период. С точки зрения капитальных затрат экономичнее использовать одну систему, вместо двух. В южных странах (Испания, Италия и т. д.) с небольшими отрицательными температурными колебаниями система кондиционирования с режимом теплового насоса обеспечивает круглогодичное поддержание температуры помещений. Однако конструктивные особенности оборудования, а именно: небольшой предел работы при отрицательных температурах, не позволяли до настоящего времени использовать ту же схему в зданиях России. Новая VRF-система кондиционирования КХ4 от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES обладает расширенным температурным диапазоном работы и позволяет использовать режим обогрева до наружной температуры −20°С. Таким образом, климатические условия городов на юге России уже позволяют использовать систему кондиционирования КХ4 не только для охлаждения помещений в теплый период, но и для их обогрева в холодный. Отсюда возникает первый вопрос — а для каких городов возможно

Город

Параметры Б, О С

Параметры А, О С

Москва

-26

-15

Санкт-Перетбург

-26

-11

Владивосток

-24

-16

Росток-на-Дону

-22

-8

Краснодар

-19

-5

Новороссийск

-13

-2

Сочи

-3

+2

Глядя на таблицу можно отметить следующее - фактически для всего Краснодарского края возможно использование системы КХ4 в качестве основной системы отопления зданий. Но теперь необходимо ответить на второй вопрос — а насколько экономично будет использование режима теплового насоса для отопления зданий? Для ответа на него необходимо рассмотреть теоретические характеристики работы тепловых насосов. Тепловыми насосами называются установки, при помощи которых осуществляется перенос энергии в форме теплоты от более низкого к более высокому температурному уровню, необходимому для теплоснабжения [1]. Удельная затрата работы или эквивалентной ей электрической энергии, отнесенной к единице теплоты с температурой Тв, определяется для идеального цикла Карно по формуле ЭИД = 1 -

ТН ТВ

(1)

где ТВ и ТН — верхний и нижний температурные уровни, °К. Обратное значение удельной затраты работы называется коэффициентом трансформации теплоты или коэффициентом преобразования. Коэффициент трансформации теплоты равен отношению полученной теплоты Тн к тепловому эквиваленту затраченной работы. Коэффициент трансформации теплоты идеального обратного цикла Карно: МИД =

ТВ /ТН [(ТВ /ТН) - 1]

(2)


35 Для идеального цикла при 0 < ТН /ТВ < 1 безразмерное значение ЭИД < 1, а безразмерное значение МИД > 1. При снижении отношения ТН / ТВ увеличивается ЭИД и снижается МИД. В реальных компрессионных теплонасосных установках удельная затрата работы Э > ЭИД и соответственно коэффициент трансформации теплоты М < МИД вследствие: • энергетических потерь из-за необратимого теплообмена между источником низкого потенциала и рабочим агентом в испарителе, а также рабочим агентом и теплоносителем повышенного потенциала в конденсаторе; • замены детандера дроссельным вентилем; • сжатия в компрессоре перегретого пара рабочего агента по необратимой политропе вместо обратимого сжатия пара в идеальной установке. Определим теоретические характеристики теплонасосных установок для условий России при условии, что источником теплоты служит наружный воздух. Идеальный верхний температурный уровень равен температуре внутреннего воздуха в зимний период. Температуру внутреннего воздуха можно принять 20°С или 293°К. Однако в реальных установках необратимость процесса теплообмена между рабочим агентом в конденсаторе и теплоносителем повышенного потенциала (т.е. воздухом в помещении) вынуждает повышать ТВ. Для приемлемого теплообмена между рабочим агентом и воздухом должен быть перепад температур около 200С. Следовательно, температура ТВ составит 40°С или 313°К. Нижний температурный уровень должен быть ниже температуры наружного воздуха. Рассмотрим расчетную температуру наружного воздуха −20°С.

Тогда температура хладагента в испарителе должна быть не менее −30°С или 243°К. Сейчас мы можем вычислить значения удельной затраты работы и коэффициента трансформации теплоты: Э = 1 — (243 ÷ 313) = 0,224 М=

(243 ÷ 313) ((313 ÷243) — 1)

= 4,46

Следовательно, при тех параметрах, которые мы приняли в качестве исходных данных, мы можем максимально получить 4,46 кВт тепловой энергии, затратив 1 кВт электрической. Однако реальная величина полученной тепловой энергии будет несколько меньше, т. к. в расчетах мы не учли необратимость процессов: сжатие перегретого газа в компрессоре и дросселирование в ТРВ. Номинальная температура наружного воздуха, при которой приведены характеристики любых систем кондиционирования в режиме обогрева равна 7°С по сухому термометру и 6°С по влажному. При понижении температуры наружного воздуха эффективность теплового насоса уменьшается (рис. 1) и при температуре −20°С для наружного блока FDCA450HKXE4 системы КХ4 составляет 2,5. Много это или мало? Смотря с чем сравнивать. Если сравнивать с системой прямого электроотопления (электрокотлы, масляные радиаторы и т. д.), то мы при использовании воздушных тепловых насосов затратим даже при температуре наружного воздуха −20°С в два с половиной раза меньше электроэнергии, чем в случае использования электрообогревательных приборов.

5,0 4,5

Тепловой коэффициент

4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 - 20

-10

0

10

Температура наружного воздуха, ОС Рисунок 1. Эффективность теплового насоса модели FDCA450HKXE4 MHI

№ 1 (4) / 2012

www.tn.esco.co.ua


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

36

60

50

кВт

40

30

20

10

0 -20

-10

0

10

Температура наружного воздуха, ОС Производительность по теплу, кВт

Потребляемая мощность, кВт

Рисунок 2. Потребляемая мощность и производительность в режиме обогрева модели FDCA450HKXE4 MHI

Если же сравнивать с газовым отоплением или отоплением от тепловой сети, то становиться критичной стоимость получаемой энергии и распределенная стоимость затрат на установку дополнительной системы отопления (приведенные затраты). В целом для оценки затрат энергии на работу теплового насоса в течение всего отопительного периода необходимо использовать не расчетные (с минимальной наружной температурой), а усредненные значения эффективности, которые в свою очередь зависят от средних температур отопительного периода.

меняется, а вот в диапазоне от 0 до −20°С происходит снижение производительности наружного блока фактически на 40%. Чтобы понять, достаточно ли этого для обогрева помещений здания, необходимо обратиться к таким величинам, как удельная тепловая нагрузка здания в теплый период и удельные теплопотери здания в холодный период. Для теплого периода теплоизбытки помещений зависят от многих факторов: величина солнечной радиации, количество людей в помещениях, вид и количество оборудования, величина воздухообмена и т. д.

Так, например, для Москвы средняя температура отопительного периода равна −3,2°С (при расчетной −26 °С), для Новороссийска уже +4,4°С (при расчетной −13°С). Естественно, при работе теплонасосной установки на общий расход энергии будет влиять именно средний за отопительный сезон коэффициент энергетической эффективности, который для системы КХ4 равен, например, для 0°С 3,3 единицы (рис. 1).

Для 90 % помещений удельные теплоизбытки в теплый период находятся в пределах от 100 до 200 Вт/м2. Теперь давайте обратимся к холодному периоду и величине теплопотерь помещений, по которым собственно и подбирается мощность системы отопления. Удельные теплопотери помещений нормируются и для большинства городов нашей страны составляют от 40 до 80 Вт/м2 [1]. Посчитаем для нашего блока FDCA450HKXE4 MHI, хватит ли его мощности для обогрева кондиционируемых помещений.

Еще один важный вопрос - а хватит ли мощности кондиционера, подобранного для условия охлаждения помещений в теплый период, для обогрева тех же помещений в холодный (учитывая естественно снижение производительности теплового насоса при низких температурах)? Для этого давайте обратимся к рис. 2. На рис. 2 показаны изменения потребляемой мощности и производительности по теплу конкретной модели наружного блока системы КХ4. Из графика видно, что производительность наружного блока в диапазоне от 0 до 16°С практически не

Мощность блока FDCA450HKXE4 составляет 45 кВт по холоду. Если удельная тепловая нагрузка составляет 120 Вт/м2, значит мощности этого блока хватит для охлаждения 375 м2 обслуживаемых помещений. В холодный период для обогрева этой площади требуется 375×60 = 22500 Вт, т.е. 22,5кВт тепловой энергии. Согласно рис. 2, при расчетной наружной температуре −20°С производительность наружного блока составит 30 кВт, что на 30% превышает требуемую мощность для системы отопления.


37

Число часов за отопительный период, час

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -40

-30

-20

-10

0

Температура наружного воздуха, ОС Рисунок 3. Количество часов с температурой наружного воздуха равной или ниже данной для Москвы Для городов Краснодарского края применение новой системы кондиционирования КХ4 от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES не только в качестве системы охлаждения воздуха в теплый период, но и в качестве единственной системы отопления в холодный период, возможно, и оправдано. А для остальной территории нашей страны? Для ответа на этот вопрос необходим график, показывающий число часов с наружной температурой ниже определенной величины. В качестве примера на рис. 3 этот график приведен для Москвы. Из рис. 3 мы можем определить промежуток времени, в который система кондиционирования КХ4 не сможет работать в качестве системы отопления например, для коттеджа в Подмосковье. Число часов с температурой ниже критичной (-20°С),составляет 172 ч или семь с небольшим суток. Весь отопительный период для Москвы равен 205 суток. Т.е. девяносто шесть процентов времени в течение отопительного периода система кондиционирования КХ4 может работать в климатических условиях Москвы в качестве основной системы отопления. Интересным представляется компоновочное решение, позволяющее увеличить диапазон минусовых температур для эксплуатации наружных блоков и снизить при этом величину потребляемой электрической энергии. Не секрет, что современные здания требуют не только систем, регулирующих тепловлажностный режим помещений, т.е. систем отопления и кондиционирования воздуха. В зданиях всегда присутствуют системы вытяжной вентиляции, которые выбрасывают теплый загрязненный воздух из помещений. Температура вытяжного воздуха в зимний период значительно выше, чем температура

№ 1 (4) / 2012

наружного воздуха, поэтому правильно таким образом выбрать место установки наружных блоков систем кондиционирования и выброс вытяжного воздуха систем вентиляции, чтобы конденсаторы наружных блоков обдувались вытяжным воздухом. Давайте определим, насколько данное решение может расширить диапазон работы систем кондиционирования в режиме теплового насоса и увеличить энергетическую эффективность. Допустим, системы кондиционирования и вентиляции обслуживают одни и те же помещения. Кратность воздухообмена в современных зданиях зависит в первую очередь от назначения помещений и меняется в основном от 1,5 до 6 обменов в час.

Наружный блок системы КХ4 МХИ мощностью 14,6 кВт

www.tn.esco.co.ua


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

38

Для примера возьмем офисное здание с кратностью 2. Значит на 1 м2 площади офисного здания приходиться 6 м3/ч приточного воздуха и соответственно столько же вытяжного. Расчетная производительность системы кондиционирования около 120 Вт/м2 помещений. Если посмотреть на характеристики наружных блоков КХ4, то на 1 кВт производительности по теплу приходиться 300 м3/ч производительности по воздуху вентилятора наружного блока. Приводя к 1 м2 помещений, получаем 38 м3/ч наружного воздуха. Для наружного блока важно, чтобы температура смеси была не ниже −20°С. Значит минимальная температура наружного воздуха при организации обдува конденсаторов вытяжным воздухом составляет: tH = =

LНБ х tC - LB x tB LНБ - LB

=

38х(-20)-6х20 = -27,5ОС 38-6

(3)

Естественно данный расчет проведен укрупнено и требует уточнения для каждого конкретного объекта, но, тем не менее, он необходим для качественной оценки варианта использования тепла вытяжного воздуха в условиях России.

Выводы 1. Благодаря расширенному температурному диапазону и высокой энергетической эффективности VRF-система кондиционирования КХ4 от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES может быть использована в качестве основного источника тепла для южных регионов России. 2. Для климатических условий Москвы девяносто шесть процентов времени в течение отопительного периода система кондиционирования КХ4 может работать в качестве основной системы отопления. 3. Вариант совместного конструктивно компоновочного решения VRF-систем кондиционирования и систем вытяжной вентиляции значительно расширяет температурный диапазон работы наружных блоков и повышает их энергетическую эффективность в режиме теплового насоса. Литература: 1. Бакластов А. М., Бродянский В. М., Голубев Б. П. и др. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник.— М.: Энергоатомиздат, 1983. 2. INVERTER DRIVEN MULTI-INDOOR- UNIT CLIMATE CONTROL SYSTEM. MITSUBISHI Heavy Industries. 04-KX-T-092. С. В. Брух, руководитель учебного центра компании «Биоконд» Источник: www.greenb.ru

Муниципальное энергетическое планирование городов: • Херсон • Павлоград • Краматорск • Купянск

Энергосервисная компания «Экологические Системы» www.ecosys.com.ua


39

Свойства воды Температура t (ОC)

Абс. Давление p (kN/m2)

Плотность r (kg/m3)

Удельный объем (m3/ kgx10-3)

Теплоемкость Cp (kJ/kgK)

Энтропия e (kJ/kgK)

Динамическая вязкость (Centipose)

Кинематическая вязкость vx106 (m2/s)

Коэффициент расширения bx103 (l/K)

1,792

-0,07

Энтальпия (kJ/kg)

Число Прандтля

0

13,67

0

0,6

1000

100

4,217

0

1,78

5

0,9

1000

100

4,204

0,075

1,52

10

1,2

1000

100

4,193

0,150

1,31

15

1,7

999

100

4,186

0,223

1,14

20

2,3

998

100

4,182

0,296

1,00

25

3,2

997

100

4,181

0,367

0,890

30

4,3

996

100

4,179

0,438

0,798

35

5,6

994

101

4,178

0,505

0,719

40

7,7

991

101

4,179

0,581

0,653

45

9,6

990

101

4,181

0,637

0,596

50

12,5

988

101

4,182

0,707

0,547

55

15,7

986

101

4,183

0,767

0,504

60

20,0

980

102

4,185

0,832

0,467

65

25,0

979

102

4,188

0,893

0,434

70

31,3

978

102

4,190

0,966

0,404

75

38,6

975

103

4,194

1,016

0,378

80

47,5

971

103

4,197

1,076

0,355

85

57,8

969

103

4,203

1,134

0,334

90

70,0

962

104

4,205

1,192

0,314

95

84,5

962

104

4,213

1,250

0,297

100

101,33

962

104

4,216

1,307

0,281

105

121

955

105

4,226

1,382

0,267

440,2

110

143

951

105

4,233

1,418

0,253

461,3

115

169

947

106

4,240

1,473

0,241

120

199

943

106

4,240

1,527

0,230

125

228

939

106

4,254

1,565

0,221

524,3

130

270

935

107

4,270

1,635

0,212

546,3

135

313

931

107

4,280

1,687

0,204

140

361

926

108

4,290

1,739

0,196

145

416

922

108

4,300

1,790

0,190

150

477

918

109

4,310

1,842

0,185

631,8

155

543

912

110

4,335

1,892

0,180

653,8

160

618

907

110

4,350

1,942

0,174

165

701

902

111

4,364

1,992

0,169

697,3

170

792

897

111

4,380

2,041

0,163

718,1

175

890

893

112

4,389

2,090

0,158

180

1000

887

113

4,420

2,138

0,153

185

1120

882

113

4,444

2,187

0,149

785,3

190

1260

876

114

4,460

2,236

0,145

807,5

195

1400

870

115

4,404

2,282

0,141

200

1550

863

116

4,497

2,329

0,138

220 225

21,0 1,304

0,088

41,9

1,004

0,207

83,8

0,801

0,303

125,7

0,658

0,385

167,6

0,553

0,457

209,6

0,474

0,523

251,5

2,99

272,4 0,413

0,585

293,4

2,56

314,3 0,365

0,643

335,3

2,23

356,2 0,326

0,698

377,2

1,96

398,1 0,295

0,752

419,1

1,75

482,5 0,249

0,860

503,7

1,45

567,7 0,215

0,975

588,7

1,25

610,0

0,189

1,098

674,5

1,09

739,8 0,170

1,233

763,1

0,98

829,9 0,158

1,392

0,149

1,597

851,7

0,92 0,88

2,569

0,121

3990

800

125

4,867

2,797

0,110

5950

756

132

5,202

3,022

0,0972

1211

300

8600

714

140

5,769

3,256

0,0897

1345

325

12130

654

153

6,861

3,501

0,0790

1494

350

16540

575

174

10,10

3,781

0,0648

1672

360

18680

526

190

14,60

3,921

0,0582

1764

№ 1 (4) / 2012

3,56

230,5

4,648

275

4,34

188,6

120

966,8 0,142

260

5,43

146,7

834

250

7,01

104,8

2550

240

9,47

62,9

1,862

0,87 1087

0,137

2,21

0,87

www.tn.esco.co.ua


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Адрес:

ООО ЭСКО «ЭкоСис» 69035 г. Запорожье, пр. Маяковского,11 Журнал «Тепловые насосы»

Тел./факс: (+38 061) 224 - 66 - 86 e-mail: tn@esco.co.ua Веб: tn.esco.co.ua

Форма заявки

Заполните, пожалуйста, купон подписчика и перешлите на его e-mail: tn@esco.co.ua или по факсу (+38 061) 224 - 66 - 86, или вышлите в редакцию по адресу: Украина, 69035, г. Запорожье, проспект Маяковского, 11, ЭСКО «ЭкоСис» Купон подписчика Название организации Страна Город Почтовый индекс Адрес доставки Контактное лицо Контактный телефон (с кодом города) Факс E-mail На отдельные номера Варианты издания

Отметить

Номер

Год выхода

Кол-во

Стоимость ед. грн.

руб.

$

печатное электронное

№_____

260 70

910 250

35 10

печатное электронное

№_____

260 70

910 250

35 10

печатное электронное

№_____

260 70

910 250

35 10

Итого

Полугодовая и годовая подписка Версии журнала

Отметить вариант

Стоимость Грн.

Руб.

$

• 6 месяцев (3 номера)

780

2750

100

• 12 месяцев (6 номеров)

1560

5500

200

• 6 месяцев (3 номера)

210

740

28

• 12 месяцев (6 номеров)

420

1470

55

Печатная версия журнала:

Электронная версия журнала:

* - Подписка начинается с текущего издания, если не оговорены другие варианты.


Журнал ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ № 1 (4) / 2012 Обзор рынка тепловых насосов Masanobu Sasaki. Возобновляемая энергетика и тепловые насосы в Японии

4

Carmine Casale. Применение тепловых насосав в Италии

8

А. В. Суслов. Особенности национальной борьбы за энергоэффективность… …или невероятные злоключения тепловых насосов в России

14

А. Л. Петросян. Перспективы применения геотермальных тепловых насосов в условиях республики Армения

22

26

Тестирование тепловых насосов

Руководство по проектированию и монтажу тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения Dimplex

Технические данные. Система нагрева воды с выносным теплообменником. Компрессорноконденсаторные блоки Power Inverter Zubadan. Mitsubishi Electric Тепловые насосы Mitsubishi Electric

Michael Eschmann. Влияние распространения тестирования тепловых насосов на развитие рынка теплонасосного оборудования

32

Heinrich Huber, Gernot Glasner. Анализ теплонасосных систем с помощью исследования стандартной методологии мониторинга

34

А. Трубий. История одного теплового насоса или несколько шагов к бережливому отоплению

42

Проекты применения тепловых насосов в странах СНГ Д. В. Сорока. Расчет экономической эффективности установки системы отопления мотеля «Бабушкин сад» на базе геотермального теплового насоса IVT

44

М. Н. Приндюк, Н. М. Уланов. Об опыте применения в Украине воздушно-водяных тепловых насосов «Octopus»

47

Новые технологии тепловых насосов Belal Dawoud. Потенциал технологии сорбционных тепловых насосов с газовым двигателем

Руководство по проектированию промышленных холодильных машин Danfoss

Руководство менеджера по продажам. Технические данные. City Multi Приборы нагрева воды: бустерный и теплообменный блоки. Mitsubishi Electric

Воздушные тепловые насосы Комбинированное теплоснабжение воздушными тепловыми насосами в условиях холодного климата

Приложение к журналу ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ информационный бюллетень

52

Системы тепловых насосов Roth. Экологическое отопление и охлаждение


Энергосервисная компания

Экологические Системы

РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И КОРПОРАЦИЙ • Модернизация систем энергоснабжения, в том числе систем электроснабжения, тепло- и холодоснабжения, оборотного водоснабжения, пневмоснабжения • Проектирование теплонаносных станций • Разработка энергетических планов и стратегий повышения энергоэффективности предприятия • Разработка и внедрение системы промышленного энергоменеджмента • Создание систем мониторинга фактической экономии финансовых и энергетических ресурсов РЕШЕНИЯ ДЛЯ МУНИЦИПАЛИТЕТОВ И КОММУНАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ • Разработка муниципальных энергетических планов и стратегий модернизации систем энергоснабжения городов и территорий • Разработка энерго- и экологоэфективных схем теплоснабжения и водоснабжения городов и населённых пунктов • Разработка системы энергоменеджмента для муниципалитетов. • Разработка инвестиционных проектов термомодернизации жилых и бюджетных зданий • Проектирование теплонаносных станций ПОДГОТОВКА ПРОЕКТОВ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ К ФИНАНСИРОВАНИЮ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ:

• Финансирование проектов энергоэффективной модернизации с использованием собственных средств • Финансирование проектов энергоэффективной модернизации с использованием заемных средств • Финансирование проектов энергоэффективной модернизации с использованием «зеленых» средств • Комбинированное финансирование, лизинг, аренда и товарный кредит МУНИЦИПАЛИТЕТЕТЫ:

• Финансирование проектов энергоэффективной модернизации коммунальных предприятий с использованием бюджетных и внебюджетных средств • Финансирование проектов энергоэффективной модернизации коммунальных предприятий с использованием заемных средств • Комбинированное финансирование, лизинг, аренда и товарный кредит ООО ЭСКО «Экологические Системы» Украина, 69035, г. Запорожье, пр. Маяковского 11 тел. (061) 224 68 12, тел./факс (061) 224 66 86 www.ecosys.com.ua E-mail: ecosys@zp.ukrtel.net



Heat pumps, #1-2012