Page 1

Дайджест

О. Кучерук. Доклад «Состояние и перспективы внедрения инженерных систем на тепловых насосах»

А. В. Суслов. Проблема маркетинга воздушных тепловых насосов в России

Н. В. Шилкин. Опыт реализации системы отопления на базе теплонасосных установок в коттеджном поселке

Решения Emerson Climate Technologies: Установки кондиционирования воздуха с непосредственным кипением хладагента

№ 2 (5) / 2012


Научно-техническая конференция

«Теплонасосные технологии в Украине. Состояние и перспективы внедрения» 23-25 мая 2012 г. Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев, Украина ПЕРВОЕ СООБЩЕНИЕ ОРГАНИЗАТОРЫ КОНФЕРЕНЦИИ Национальная академия наук Украины, Институт технической теплофизики При поддержке: Государственного агентства по энергоэффективности и энергосбережению Украины Министерства регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины Министерства энергетики и угольной промышленности Украины Государственного агентства по вопросам науки, инноваций и информатизации Украины Государственного фонда фундаментальных исследований Украины ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ Председатель: Долинский А.А академик НАН Украины, директор ИТТФ НАН Украины Заместитель председателя: Басок Б.И., чл.-кор. НАН Украины,зам. директора ИТТФ НАН Украины Ученый секретарь конференции: Недбайло А.И., канд. техн. наук, старший научн. сотр. Технический секретар конференции: Лунина А.А., научн. сотр. Исполнительный секретарь конференции: ОлейникЛ.В. зав.отделомПЛИРИТТФНАНУ Приглашаем Вас принять участие в работе научно-технической конференции «Теплонасосные технологии в Украине. Состояние и перспективы внедрения» (рабочее название) ЦЕЛЬ КОНФЕРЕНЦИИ Координация усилий ученых, инженеров, инвесторов и представителей профильных министерств в решении проблем модернизации коммунальной теплоэнергетики Украины путем применения теплонасосных технологий с целью экономии природного газа, а также эффективного использования низкопотенциальных природных и техногенных источников возобновляемой энергии. Обоснование областей энергетически и экономически эффективного использования теплонасосных технологий. ПРОБЛЕМАТИКА КОНФЕРЕНЦИИ Процессы тепломассообмена и гидроаэродинамики в теплонасосных технологиях. • Теплообменное оборудование – грунтовые, водяные и воздушные теплообменники для теплонасосных технологий. • Компрессионные и сорбционные тепловые насосы. • Низкотемпературные системы теплообеспечения с использованием альтернативных источников энергии. Теплонасосные системы горячего водоснабжения и кондиционирования. • Пилотные проекты теплонасосных технологий.

По вопросам относительно конференции обращаться в оргкомитет: Тел./факс (+38044) 453-28-45, тел. (+38044) 453-28-52, (+38044) 456-92-72, (+38044) 424-96-44 е-mail: plir@ittf.kiev.ua (Олейник Людмила)


ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Дайджест № 2 (5) / 2012

Учредитель и издатель: ООО ЭСКО «Экологические Системы» 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. Виктор Федорович Гершкович, к.т.н., член-корреспондент Украинской Академии Архитектуры, директор ЧП «Энергоминимум», Киев, Украина. Николай Маранович Уланов, к.т.н., начальник КБ института теплофизики АНУ, 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. Валерий Гаврилович Горшков, главный специалист ООО «ОКБ Теплосибмаш», Новосибирск, Россия. Редакция: Виктория Артюх, Алина Ждамирова, Ольга Дзюба, Александр Пруцков. 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.

Новости GREE представляет тепловые насосы VERSATI класса «воздух-вода»

5

Презентация новой серии тепловых насосов MDV на выставке «Мир Климата 2012»

5

Гидромодули для тепловых насосов Mitsubishi Electric EHST, EHSC, EHPT, EHPX

5

Киев разработает план по энергоэкономии

6

Малоэтажная Россия встает в авангарде энергосбережения

6

Новый реверсивный чиллер Aermec с функцией рекуперации

7

Продажи тепловых насосов в Бельгии увеличились на 80% в 2011 году!

7

Проект реконструкции горячего водоснабжения в столице предложат инвесторам

7

Рейтинг геотермальных тепловых насосов в Австрии

8

Спад производства кондиционеров в Китае

9

Тепловые насосы на природном хладагенте

10

EHPA приглашает на свою 5-ю Европейскую конференцию по тепловым насосам, которая состоится в Милане

12

Собрание EHPA за круглым столом: заинтересованные стороны признают власть тепловых насосов

12

Dimplex продлевает гарантийный срок на установленных тепловых насосов до 5 лет

12

Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. делает инверторные технологии доступнее

12

Аналитика О. Кучерук. Доклад «Состояние и перспективы внедрения инженерных систем на тепловых насосах»

13

А. В. Суслов. Проблема маркетинга воздушных тепловых насосов в России

15

Полемика «Тепловые насосы в российских домах: первый опыт»

20

Тепловые насосы с воздушным источником теплоты: аргументы ЗА и ПРОТИВ, и некоторые соображения для специалистов

23

Обзор рынка тепловых насосов Рынок тепловых насосов в Норвегии

25

Тепловые насосы в системах отопления Н. В. Шилкин. Опыт реализации системы отопления на базе теплонасосных установок в коттеджном поселке

27

Опыт компании MITSUBISHI ELECTRIC по внедрению тепловых насосов на юге России

31

Опыт применения воздушных тепловых насосов Octopus в климатических условиях Киева

33

Казахстан: введен в эксплуатацию один из крупнейших объектов с воздушными тепловыми» насосами на территории СНГ

35

Новые технологии в сфере теплонасосной техники Решения Emerson Climate Technologies: Установки кондиционирования воздуха с непосредственным кипением хладагента

36


Добрый день, уважаемые коллеги! Слова «Тепловой насос», «Теплонасосная станция» - все чаще можно слышать в газетах и журналах, по радио и телевидению, от монтажных организаций и от обычных потребителей. Новая технология, которая быстро набирает популярности на рынке отопительной техники Украины, стучится в наши дома. И очень важно, чтобы эта технология уже на первом этапе начала оправдывать наши ожидания и приносить экономию тем, кто решил использовать энергию природы. С целью ознакомления широкой аудитории потребителей с современным состоянием рынка тепловых насосов в Украине, редакция журнала «Тепловые насосы», совместно с компанией ООО «Сантехник ЛТД и Ко» проводят обзор рынка Украины. Мы ожидаем информацию от компаний и организаций, которые, представляют на рынке Украины оборудование и технологии тепловых насосов для промышленности, энергетики, жилых и офисных зданий, коттеджей, супермаркетов, складских помещений и др. Консолидация усилий по развитию теплонасосных технологий поможет обеспечивать все больший уровень доверия и продвижения тепловых насосов в Украине. Анкета 1.Наименование компании, краткая информация:

2.Профиль компании: основное направление деятельности, сколько лет занимается внедрением систем тепловых насосов

3. Количество установленных (реализованных систем) тепловых насосов

Тип тепловых насосов

Тепловая мощность установленных систем, кВт до 17

17-70

70-150

более 150

4.Режим работы: «указать к-во объектов или систем»

моновалентный

бивалентный

газ, электро, твердое топливо, жидкое топливо

5.Режим работы для систем: «указать к-во объектов или систем»

отопление

ГВС

охлаждение

Воздух-воздух Воздух-вода Рассол (вода) - вода Вода - воздух

6. Тип объекта: «указать к-во объектов или систем» коттеджное строительство промышленность административные здания торгово-развлекательные комплексы учебные заведения офисные здания, другое 7. Ваш комментарий по состоянию рынка тепловых насосов Украины:

8. Тепловые насосы, каких производителей используются в монтаже

9. Если компания является производителем или представителем бренда, просим, по возможности, предоставить информацию о ряде тепловых насосов, технические характеристики, фотографии моделей , ценовая политика (в приложение к анкете). 10. Представитель компании, предоставившей информацию:

Контактные данные, должность:

Заполненную анкету просим направлять: по факсу:

(061)2246686

по e-mail:

tn@esco.co.ua

Электронную версию анкеты для заполнения можно скачать здесь.


5

GREE представляет тепловые насосы VERSATI класса «воздух-вода» Компания GREE представляет в СНГ систему VERSATI, способную не только круглый год поддерживать в помещении комфортную температуру, но и нагревать воду для бытовых нужд. Использование передовых технологий GREE позволило создать высокоэффективную, экономичную в использовании, безопасную для окружающей среды и при этом очень компактную многофункциональную систему. Сердце системы VERSATI — тепловой насос «воздух — вода». Вода, охлажденная или подогретая с его помощью до нужной температуры, может использоваться в гидравлических системах холодо- и теплоснабжения, горячего водоснабжения. С системой VERSATI предлагается использовать фэнкойлы различного типа и мощности, «теплые полы», можно встроить в нее накопительный водяной бак, подключить солнечные батареи. В системе VERSATI используется озонобезопасный фреон R410A. Рабочий диапазон температуры наружного воздуха: от –20 до +48°C. Предлагаются модели производительностью от 6 до 15 кВт.

Источник: planetaklimata.com.ua

ния подогрева воды температура в нем опускается всего лишь на 5°С в день. Полнофункциональная система автоматизированного управления имеет простой интерфейс и расположена непосредственно на лицевой панели агрегата. Она реализована в виде встроенного контроллера с LCD-дисплеем. Тепловые насосы имеют функцию автоматической дезинфекции воды в баке (нагрев воды до +70°С и поддержание этой температуры в течение получаса), а также функции автоматической оттайки и защиты, в том числе, предохранительный клапан и встроенное УЗО. Использование хладагента R-134а гарантирует устойчивую работу при критических условиях эксплуатации, например, при температуре наружного воздуха до +52°С. Воздуховоды для подачи и удаления воздуха могут быть длиной до 5 метров, так как внешнее статическое давление вентилятора 30 Па. Тепловой насос может работать в двух режимах: экономичный и гибридный. При работе в экономичном режиме температура воды 38-60(70)°С. Температура наружного воздуха -7 – +43°С. При эксплуатации в гибридном режиме температура воды 38-60(70)°С. Температура наружного воздуха -30 – +43°С. Встроенные электрические водонагреватели позволяют устойчиво работать при самых низких температурах наружного воздуха до -30°С. А встроенный магниевый анод предотвращает появление коррозии. Переключение между режимами работы тепловой насос - ТЭН происходит автоматически в зависимости от наружной температуры воздуха. Потребляемая мощность в режиме теплового насоса – 500 Вт, в гибридном до 3000 Вт. Источник: www.jac.ru

Презентация новой серии тепловых насосов MDVна выставке «Мир Климата 2012» Моноблочные ТН MDV серии RSJi имеют элегантный дизайн, предназначены для установки внутри помещения и работы в системе ГВС. Оптимально подходят для использования в загородных домах, небольших гостиницах, ресторанах. Минимальные затраты при монтаже тепловых насосов такой конструкции позволяют снизить капитальные затраты, а высокая энергетическая эффективность – уменьшить эксплуатационные расходы. Накопительный бак интегрирован непосредственно в декоративный корпус теплового насоса. Исключительная теплоизоляция бака (высокоэффективная теплоизоляция из сополимера циклопентана) гарантирует, что даже без использова№ 2 (5) / 2012

Гидромодули для тепловых насосов Mitsubishi Electric EHST, EHSC, EHPT, EHPX Мировой поставщик тепловых насосов премиум класса, компания Mitsubishi Electric, начинает поставки в страны СНГ гидромодулей для тепловых насосов «воздух-вода» серий EHST, EHSC, EHPT и EHPX. Гидромодули Mitsubishi Electric EHST и EHSC имеют встроенный теплообменник «фреон-вода» и предназначены для подключения к тепловым насосам POWER Inverter PUHZ-RP и ZUBADAN Inverter PUHZ-HRP. Гидромодули Mitsubishi Electric EHPT и EHPX не имеют встроенного теплообменника «фреон-вода» и комбинируются с тепловыми насосами POWER Inverter PUHZ-W и ZUBADAN Inverter PUHZ-HW.

www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

6 Гидромодули Mitsubishi Electric для тепловых насосов «воздух-вода» производятся уже несколько лет, однако только сейчас компания решила открыть официальные поставки в страны СНГ.

ственно уменьшить расходы жителей и учреждений столицы на отопление. Ожидается, что благодаря проведенным мероприятиям, энергозатраты будут уменьшены на 30-50%», - отметил глава КГГА Александр Попов. Напомним, что общей задачей внедрения инициативы «Экономная энергетика» Стратегии развития Киева до 2025 года является реализация задачи общеевропейской программы «20/20/20», которая предусматривает к 2020 году сокращения выбросов парниковых газов на 20%, уменьшение энергоемкости ВРП на 20% и обеспечения 20% энергии из зеленых и альтернативных источников. Источник: kievvlast.com.ua

Источник: planetaklimata.com.ua

Киев разработает план по энергоэкономии В 2012 году Киевская городская государственная администрация совместно с Агентством США по международному развитию (USAID) разработает Муниципальный энергетический план. Это новая система работы, которая предусматривает усовершенствование общегородской информационной системы энергоменеджмента и управления движением энергетических, материальных и финансовых потоков, информирует пресс-служба КГГА. Такую систему предполагается создать на выполнение инициативы «Экономная энергетика» Стратегии развития Киева до 2025 года. Среди первоочередных мероприятий плана - проведение энергетических аудитов и аудитов теплоснабжения 10-ти жилых домов и 10-ти типовых бюджетных учреждений. По результатам работы будут разработаны инвестиционные проекты по модернизации систем теплоснабжения многоэтажных домов столицы. Планируется, что в результате проведения мероприятий использования тепловой энергии заведений коммунальной сферы и жилых домов снизится на 30-50%. Кроме того, по данным Главного управления энергетики, энергоэффективности и энергосбережения, для реализации задач Стратегии введут пилотные проекты по реконструкции систем горячего водоснабжения 6 типичных девятиэтажных и шестнадцатиэтажных жилых домов столицы. Согласно плану мероприятий там установят тепловые насосы, что позволит снизить зависимость от централизованного теплоснабжения не менее чем на 50%. Впоследствии такая система заработает в более 2000 домов Киева. «Реализация мероприятий по проведению энергетических аудитов позволит разработать проекты модернизации теплоснабжения и провести мероприятия по энергосбережению. Это позволит суще-

Малоэтажная Россия встает в авангарде энергосбережения В конце февраля 2012 года в Ленинградской области завершилось строительство первого в России коттеджного поселка, полностью оснащенного светодиодным освещением. Данные устройства потребляют в 3-5 раз меньше электрической энергии, чем ламповые источники света аналогичной мощности. Внедрение светодиодного освещения на этапе строительства позволяет достигать высвобождения электрической мощности, снижения эксплуатационных затрат на обслуживание и за счет этого в будущем сокращать общие затраты потребителей на оплату электроэнергии, заявил исполнительный директор Союза строительных организаций Ленинградской области Сергей Чусов . Популярность малоэтажных домов уверенно растет на протяжении всех последних лет. Наряду с рядом преимуществ такая недвижимость имеет один серьезный недостаток. Как правило, коттеджу в силу его автономности и наличия значительного числа различной техники требуется большее количество энергии, чем квартире в многоэтажном доме. Однако эта проблема решаема. Более того, собственный дом дает возможность шире использовать современные технологии, самостоятельно управляя процессом энергосбережения. Например, в 2011 году компания Данфосс выпустила на рынок обновленный комплект терморегулирующего оборудования для частных домов. Преимущество таких терморегуляторов по сравнению с существующими на рынке аналогами обеспечивает возможность минимально ограничить подачу теплоносителя в радиатор либо перекрывать его совсем. При этом система отопления остается в рабочем состоянии. Это особенно актуально для собственников частных домов и коттеджей, где, как правило, большие площади и часть из них регулярно не используется. Экономия тепла может составлять от 20 до 40 процентов, рассказывает Александр Дубняков, руководитель направления «Радиаторные терморегуляторы» компании Данфосс.


7 Также практически в каждом частном доме можно установить систему вентиляции с рекуператором тепла. По сути, это теплообменник, который используется для обогрева воздуха, поступающего с улицы. Наконец, домовладелец имеет возможность использовать альтернативные источники энергии. В Европе полно коттеджей, чьи хозяева вообще не платят ни за электричество, ни за тепло, ни за горячую воду. Они даром берут эти коммунальные услуги у солнца, поясняет вице-президент Национального агентства по малоэтажному и коттеджному строительству Валерий Казейкин. Первые опытные объекты подобного рода строятся сейчас и в России. Причем дома с солнечными батареями могут успешно эксплуатироваться практически в любом регионе России. И даже самый холодный климат не является помехой для использования альтернативных источников энергии. Например, одним из основных элементов системы отопления проекта Active House, реализованного в Наро-Фоминском районе Московской области, стал геотермальный тепловой насос Danfoss. Данное устройство использует энергию земли для отопления, горячего водоснабжения и охлаждения здания. Такая техника позволяет сократить затраты на энергию на 75 процентов по сравнению с дизельным топливом и электричеством. Грамотное применение современных технологий позволяет хозяину даже самого большого коттеджа платить минимальные средства за потребляемую энергию. Источник: www.danfoss.ru

Новый реверсивный чиллер Aermec с функцией рекуперации Ведущий европейский производитель систем кондиционирования, компания Aermec, запустил в производство новую холодильную машину / тепловой насос Aermec NRP. Данные агрегаты обладают существенно расширенными возможностями для многоцелевого использования. В частности существуют модификации чиллеров Aermec NRP, которые укомплектованы для работы с четырех трубными системами, что позволяет одновременно работать, как на охлаждение, так и на отопление.

Существует возможность заказа Aermec NRP, как в исполнении ON/OFF, так и с инверторным приводом компрессора. Кроме того холодильные машины / тепловые насосы Aermec NRP доступны для заказа в исполнении с низким уровнем шума. В новой серии холодильных машин компания Aermec применила все последние разработки в области управления и диспетчеризации. В частности, как опция предлагается новейшая система управления и контроля через интернет AerWeb300. Также компания специально для чиллера NRP выпустила новые систему снижения пикового тока DRE 281/1801 и систему перефазировки тока RIF 54/94. Диапазон мощности новых чиллеров Aermec NRP от 43 до 430 кВт в режиме охлаждения и от 46 до 544 кВт в режиме отопления. Aermec NRP будет доступен для заказа на территории СНГ начиная с марта 2012 года. Источник: planetaklimata.com.ua

Продажи тепловых насосов в Бельгии увеличились на 80% в 2011 году! 2011 год стал выдающимся годом для сегмента тепловых насосов в Бельгии. По сравнению с 2010 годом, количество продаж увеличилось на 80%. Эта позитивная новость была опубликована Ассоциацией теплотехники Бельгии (the Association for Thermal Techniques of Belgium - ATTB). В целом, в 2011 году, сектор теплоснабжения оставался стабильным, без существенного роста. Поэтому значительный рост тепловых насосов на бельгийском рынке стал еще более знаменательным событием. Так, по сравнению с продажами 2500 единиц в 2009 году и 3000 единиц в 2010 году, в 2011 году в Бельгии было продано 6000 тепловых насосов. 75% из них составили тепловые насосы класса «воздух-вода», а 25% - тепловые насосы класса «воздух-воздух». Одной из причин этого позитивного результата можно назвать отмену фискального налога. Особенно удачным, для сектора тепловых насосов, стал декабрь 2011 года, когда продажи выросли на 100% по сравнению с декабрем 2010 года. Источник: www.ehpa.org

Проект реконструкции горячего водоснабжения в столице предложат инвесторам

Рисунок. Чиллер Aermec NRP

№ 2 (5) / 2012

Инвестиционный проект реконструкции систем горячего водоснабжения жилых домов с применением возобновляемых источников энергии будет предложен инвесторам первого Киевского инвестиционного форума. Модернизация систем водоснабжения и водоотведения, создание первоклассной инфраструктуры и снижение расходов энергоресурсов определены ключевыми задачами Стратегии www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

8 развития Киева до 2025 года. Об этом УНН сообщили в пресс-службе КГГА. «Это пилотный инвестиционный проект, предусматривающий реконструкцию системы горячего водоснабжения в первых 6 многоквартирных домах столицы. Эффективная реализация проекта позволит усовершенствовать качество предоставления коммунальных услуг населению и модернизировать саму систему горячего водоснабжения, которая уже устарела и требует реконструкции. Проектом также предусмотрено, что тарифы для населения повышены не будут, а инвестор будет получать прибыль за счет снижения себестоимости услуг», - сказал первый заместитель председателя КГГА Александр Мазурчак.

Наивысшую оценку получили: австрийский тепловой насос OCHSNER-GMSW10 plus S, и шведские теплонасосы NIBE F1145-12, NIBE F1140-6 и NIBE F1240-10*. Причем первая пара имеют одинаковую эффективность COP=5,1. А вторую пару моделей сам производитель NIBE относит к предыдущему поколению, и уже снял эти модели с производства, обновив серии 1140 и 1240 на, соответственно, серии 1145 и 1245. Коэффициент полезного действия лидеров составляет 5,1 — это максимальное значение в рейтинге. Что касается затрат на их приобретение - тепловые насосы NIBE весьма конкурентоспособны по сравнению с теплонасосами других производителей.

Так, для подогрева воды в системе горячего водоснабжения домов, вошедших в проект, планируется установить 6 тепловых насосов «воздух-вода» общей мощностью 349,2 кВт. Годовой объем производимого насосами тепла составит более 2 тыс. Гкал, чего достаточно для обеспечения горячей водой 6-ти многоэтажек. Кроме того, реконструкция оборудования будет иметь дополнительный эффект - позволит уменьшить выбросы СО2 от домов практически в 2 раза, а именно: на 249 тонн в год. По словам А.Мазурчака, в дальнейшем такие проекты будут разработаны практически для 2000 жилых домов столицы и предложены инвесторам. Стоимость реализации проекта составляет 4,9 млн. грн., Из них и бюджета Киева предусмотрено профинансировать около 900 тыс. грн., остальные средства инвесторов. Срок реконструкции системы составит 4 месяца. Первый инвестиционный проект реконструкции системы горячего водоснабжения будет включать 6 домов, расположенных на ул. Автозаводской, Нижнеюрковской, Милютенко, Суворова, Коломойской и Воздухофлотском проспекте. Планируется, что обслуживание оборудования после реконструкции будет осуществляться централизованно энергоснабжающими организациями и коммунальными службами города. Напомним, Киевский инвестиционный форум состоится 29 марта 2012 года. Во время форума презентуют инвестиционный потенциал Киева и конкретные проекты развития городской инфраструктуры. Уже сегодня около 100 иностранных инвесторов подтвердили свое участие в форуме. Источник: www.unn.com.ua

Рейтинг геотермальных тепловых насосов в Австрии Австрийское энергетическое агентство провело исследование более 30 популярных в Европе моделей тепловых насосов с рассольным контуром - так называемых «геотермальных, или грунтовых тепловых насосов». От каждого популярного производителя тепловых насосов в рейтинге рассматривалось ограниченное количество топовых моделей. При этом основным критерием оценки выступила эффективность теплового насоса согласно современным европейским стандартам EN14511 и EN255.

Жители Австрии могут купить данную модель NIBE за 8 069 евро, в то время как стоимость тепловых насосов других марок, также попавших в рейтинг, достигает 10 000 евро. Примечательно, что льготная ценовая политика производителя в странах СНГ позволяет приобрести, например, лидер рейтинга тепловой насос NIBE F1145-12 в России за 7920 евро.

Производитель

Модель

Эффективность

OCHSNER

GMSW 10 plus S

5,1

NIBE (KNV*)

F1145-12

5,1

NIBE (KNV*)

F1140-6

5,0

NIBE (KNV*)

F1240-10

5,0

HELIOTHERM

HP16S18W-M-WEB

4,9

WATERKOTTE

Ai1+5009.3

4,9

OCHSNER

GMSW 10 plus

4,8

HOVAL

Thermalia® 15HP

4,7

WEIDER

SW 90

4,7

VIESSMANN

Vitocal 300-G BW 106

4,7

Также рассматривались тепловые насосы производства DIMPLEX, VAILLANT, IDM, OCHSNER, STIEBEL ELTRON, BOSCH, ELCO.


9 Jahr

Wasser/Wasser Jahr AZ min

max

Ø

DV/Wasser Jahr AZ Anzahl

min

max

Ø

Anzahl

2012

3.16

6.30

4.26

11

2.48

7.03

4.21

6

2011

2.48

5.77

3.86

11

2.45

5.73

3.80

7

2010

1.18

5.54

3.90

10

4.01

4.99

4.39

3

2009

3.84

4.82

4.31

5

4.42

4.45

4.44

2

2008

3.56

5.05

4.14

4

0.00

0

Jahr

Luft/Wasser Jahr AZ

Sole/Wasser Jahr AZ

min

max

min

max

2012

2.07

5.31

3.32

Ø

Anzahl 64

2.83

5.74

4.23

Ø

Anzahl 53

2011

1.38

5.13

3.14

73

2.18

5.63

4.09

77

2010

1.50

4.59

2.87

56

2.45

5.55

4.06

64

2009

1.58

4.46

3.02

30

2.48

5.54

4.08

43

2008

1.83

4.48

3.07

10

3.17

5.37

4.35

14

NIBE AB — европейский концерн, специализирующийся на производстве теплового оборудования. Технологии компании позволяют создавать наиболее экономичные, безопасные и надежные отопительные приборы. Данный производитель оборудования является лидером на рынке изделий для отопления в Скандинавских странах, Польше и Чешской Республике. Материнская компания NIBE Industrier AB расположена в Швеции, там же находится и производство тепловых насосов. В 2009 году продажи компании составили 600 миллионов евро, или, в пересчете на победившие в рейтинге тепловые насосы NIBE F1145-12 – семьдесят пять тысяч теплонасосов по розничной цене. Австрийское энергетическое агентство — некоммерческая научная ассоциация, действующая с 1977 года. Поддерживает интернет-портал topprodukte. at, который регулярно проводит исследования потребительских товаров, помогая выбрать наиболее безопасные и энергосберегающие продукты для дома и офиса. * Реализуются в Австрии под местной торговой маркой KNV, принадлежащей концерну NIBE AB. Источник: www.pea.ru/docs

Китай — крупнейший мировой производитель (и потребитель) кондиционеров, и процессы, происходящие в этой стране, оказывают серьезное влияние на мировую климатическую индустрию. Кризисные явления привели к тому, что начиная с июля 2011 года продажи китайских кондиционеров резко пошли вниз. Это было крупнейшее падение спроса за период с июня 2009 года. В среднем объемы и производства, и продаж сократились более чем на 20%. Результатом стало падение котировок акций крупнейших компаний, а также сокращение на 20– 35% производственных планов ведущих производителей кондиционеров и компрессоров. Серьезной проблемой стал рост складских запасов, вызванный излишним оптимизмом производителей, почти на 30% увеличивших производство кондиционеров в 2010 году. По некоторым данным, с прошлого года № 2 (5) / 2012

(миллионы штук) 50

30 Темпы роста

25

Объем рынка

40

20 30 15 20

Темпы роста

2011 год стал не слишком удачным для мировой экономики. Продолжается долговой кризис в Европе, развитые страны во главе с Соединенными Штатами понизили прогнозы экономического роста. Затронул кризис и экономику Китая. Чтобы предотвратить инфляцию, правительство КНР понизило плановый рост ВВП до 9%.

на складах осталось более 16 миллионов нераспроданных изделий, что оказало сильное давление на производителей кондиционеров в этом году.

Объем рынка

Спад производства кондиционеров в Китае

10 10

0

5

2005

2006

2007

2008

2009

2010 2011

0

Рисунок 1. Объем и темпы роста китайского рынка кондиционеров.

www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

10 Спаду продаж кондиционеров в Китае способствовало и то, что в конце весны 2011 года завершилось действие нескольких правительственных программ, принятых в 2009 году и направленных на увеличение спроса на климатическое оборудование. Сказались и негативные тенденции на рынке недвижимости Китая, усилившиеся во второй половине 2011 года. Погода также не благоприятствовала рынку климатического оборудования. В Восточном и Южном Китае лето было довольно прохладным, что не способствовало росту продаж, а теплая зима привела к снижению спроса на тепловые насосы.

Тепловые насосы на природном хладагенте Компания Star Refrigeration выводит свои тепловые насосы NeatPump на природных хладагентах на рынок СНГ. Данный продукт представляет собой природную альтернативу традиционным методам отопления систем средней и большой производительности.

Проводимый правительством контроль цен привел к сокращению продаж коммерческих кондиционеров. Кроме того, потребители серьезно озабочены негативными экономическими прогнозами и сокращают расходы.

Меньший потенциал глобального потепления Тепловой насос использует отработанное тепло, выделяемое в результате процесса охлаждения, которое в последующем используется для выработки высокотемпературного тепла, подходящего для нагрева горячей воды до температуры 90°C. Данное решение системы отопления обладает меньшим потенциалом глобального потепления, что, в свою очередь, снижает производственные расходы предприятия.

Бремя нераспроданных запасов неизбежно вызвало цепную реакцию: недостаток наличности у дистрибьюторов, сокращение фабричного производства и образование невостребованных запасов комплектующих, в том числе компрессоров. Производство компрессоров в период с октября по декабрь 2011 года сократилось на 20–30% по сравнению с тем же периодом предыдущего года.

В тепловых насосах NeatPump применяется аммиак, являющийся высокоэффективным природным хладагентом как для систем холодоснабжения, так и для тепловых насосов. Выброс углерода (соотношение СО2 (кг) на кВт отопления) системы в несколько раз меньше в сравнении с традиционными методами отопления (к примеру, бойлеры и тепловые насосы на HFC-HCFC-хладагентах).

(%)

(10000 штук) 2,000

90

1,800

80

1,600

70

1,400

60

1,200

50

1,000

40

800

30

600

20

400

10

200

0

0

-10

Март

Апр. Май Июнь Июль Авг.

Сент.

Окт.

Кроме того, тепловые насосы NeatPump могут применяться в качестве технического решения с 0% выброса углерода при условии получения электроэнергии из возобновляемых источников (к примеру, энергия приливов /отливов; энергия ветра). При работе теплового насоса NeatPump на получение воды с температурой 90°C достигается COP не менее 3,0, т.е вырабатывается три или более киловатт тепловой энергии на каждый киловатт потребляемой мощности.

2011 Мощности по производству кондиционеров Темп производства медной трубки согласно SMM Изменение объема производства к прошлому году Рисунок 2. Сравнение между мощностями по производству кондиционеров и темпом производства медной трубки.

Сокращение производства привело к снижению спроса на медь и медную трубку. Это привело к географическому расширению спада — основные поставщики медной трубки расположены в СевероВосточном Китае. Источник: planetaklimata.com.ua

В большинстве тепловых насосов в качестве хладагента используется гидрофторуглерод (HFC), имеющий коэффициент глобального потепления (Global Warming Potential (GWP)) в тысячи раз больше в сравнении с углекислым газом, так как газы, попадающие в атмосферу в результате утечки либо при проведении сервисных работ оказывают влияние на глобальное потепление. К примеру, эффект


11 от выброса 1 кг. фреона R134a оказывает влияние на потепление такое же, как количество углекислого газа, выделяемое семейным автомобилем при пробеге 5000 миль (8,045 км). Система теплового насоса большого жилого квартала, работающая на фреоне R134a, может привести к его утечке в годовом объеме порядка 500 кг., что приблизительно равняется выбросам углекислого газа автомобилем за пробег 2,4 млн. км. В тепловых насосах NeatPump используется аммиак, являющийся озонобезопасным (нулевой потенциал глобального потепления (GWP= 0)). Преимущества винтового компрессора Несмотря на то, что аммиак является давно известным природным хладагентом, вследствие ограничений характеристик компрессорного оборудования данный газ не применялся с высокотемпературными тепловыми насосами. Из истории применения аммиака в тепловых насосах: компрессоры были ограничены поршневым типом, требующим постоянного технического обслуживания. Позднее на смену поршневым пришли двухвинтовые компрессоры, которые, однако, работают на пределах своих рабочих диапазонов, оказывая, тем самым, большую нагрузку на ротор и подшипники двигателя. В тепловом насосе марки NeatPump применяется винтовой компрессор марки Vilter, преимущества которого состоят в следующем: • уравновешенные силы компрессора — уравновешенные силы ротора двигателя, обеспечивающие более продолжительный срок службы подшипников в сравнении с технологией двухвинтовых компрессоров. • рабочее давление — даже при нагреве воды до температуры 90°C, компрессор работает с запасом по диапазону максимально допустимого рабочего давления, что, в свою очередь, повышает надежность системы и снижает требования по техническому обслуживанию. • автоматическая регулировка мощности — посредством переменной Vi и регулятора производительности компрессора, круглогодично обеспечивается высокая эффективность работы компрессора при его частичной нагрузке и изменении температуры конденсации и испарения. Одноступенчатая установка (вода — вода) теплового насоса марки NeatPump может применяться как для открытого, так и закрытого цикла нагрева воды. Производственная линейка установок тепловых насосов представлена 72 моделями для охлаждающей воды до температуры +4°C либо гликоля до 68°C и нагрева горячей воды до температуры 80°C. Производительность насосов: от 380 кВт до 2600 кВт. Двухступенчатые установки производительностью до 6 MВт и максимальной температурой до 90°C. Кроме того, представлены комплектные бустерные системы для подсоединения к стороне нагнетания существующей холодильной установки предприятия.

№ 2 (5) / 2012

Область применения тепловых насосов Тепловые насосы NeatPump могут применяться на производстве пищевой, молочной продукции, централизованного теплоснабжения, систем вентиляции и кондиционирования, фармацевтических и нефтехимических производствах, также и при процессах сушки. В сравнении с альтернативными технологиями, тепловые насосы NeatPump являются более эффективными, снижая расходы на последующее сервисное обслуживание и обеспечивая возврат инвестиций как по новым проектам, так и по объектам, находящимся на реконструкции. Если принять максимально низкую температуру подающей жидкости, то ключом эффективности тепловых насосов NeatPump будет возможность использования источника тепла с максимальной температурой. Это требует, в свою очередь, большей аналитической работы в сравнении с проектированием стандартной системы сжигания топлива. Однако компания Star Refrigeration в содружестве со своими партнерами по всему миру обладает достаточными знаниями и ресурсами для реализации подобных проектов при создании оптимальных решений систем отопления в соответствии с пожеланиями Заказчика. Соответствующее применение системы может позволить сэкономить до 40% от производственных расходов предприятия. Пищевая промышленность: примеры Система отопления с насосами серии NeatPump была смонтирована на заводе пищевых продуктов, расположенного в Великобритании. Данная система была установлена взамен применявшейся ранее системы парового отопления. Посредством применения на объекте охлаждаемого водяного контура в качестве источника теплоты, тепловые насосы нагревают воду системы отопления до необходимых 60°C, что сокращает ежегодные производственные расходы предприятия на 40%. Централизованное теплоснабжение Централизованное теплоснабжение (15 МВт) в Норвегии обеспечивается тепловыми насосами серии NeatPump посредством извлечения тепла из морской воды и последующего нагрева воды в системе отопления до температуры 90°C. Данная система позволяет сократить до 15% производственных издержек предприятия в сравнении с альтернативными тепловыми насосами, которые используют HFC-хладагент. Применение аммиака в качестве хладагента также дает заказчикам уверенность в долговечности их инвестиций в сравнении с подобными решениями, где применяется HFCхладагент. Источник: www.advis.ru

www.tn.esco.co.ua


НОВОСТИ

12

EHPA приглашает на свою 5-ю Европейскую конференцию по тепловым насосам, которая состоится в Милане Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы» Европейская ассоциация тепловых насосов проводит 5-ю международную конференцию, которая пройдет в Милане 8 мая 2012 года. Конференция посвящена обзору европейского рынка тепловых насосов. Представлены интересные темы реализации законодательства ЕС, по использованию тепловых насосов, которые функционируют как на обогрев, так и на охлаждение. Доклады представят лучшие специалисты. Источник: www.ehpa.org

Собрание EHPA за круглым столом: заинтересованные стороны признают власть тепловых насосов Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы» 6 март 2012 года, более 50 человек приняли участие в конференции, которая была посвящена энергоэффективности (EED), в частности, о роли тепловых насосов. В конференции активно принимали участие представители и эксперты Европейской энергетической промышленности, а также члены Европейского парламента и Европейской комиссии. Первым свои убежденья представил MEP Dr. Paul Rübig, который раскрыл тему тепловых насосов в странах Европы их достижения в энергоэффективности. Успешно представил свою презентацию Prof. Dr. Hermann Halozan (Университет Граца), который акцентировал внимание на технические преимущества тепловых насосов в сравнении с другими технологиями. Интерес к презентации завоевал Thomas Nowak (EHPA), Marek Miara (Fraunhofer ISE) и Brook Riley (Friends of the Earth Europe). Thomas Nowak призвал европейские институты и государство больше уделять внимание технологиям тепловых насосов. Он подверг критике и акцентировал внимание на отопление и ТЭЦ в настоящее время. Marek Miara интересно отметил, что, несмотря на достижения в технологиях тепловых насосов, есть еще много возможностей для их улучшения. Следует признать, что технологии теплового насоса является ценным инструментом в достижении целевых показателей ЕС в области энергоэффективности и сокращения выбросов парниковых газов. Нужно искать возможности их развития, чтобы получить признание, которое они заслуживают.

Dimplex продлевает гарантийный срок на установленных тепловых насосов до 5 лет Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы» С 1 апреля 2012 года компания Dimplex, которая является немецким производителем тепловых насосов и членом EHPA продлевает гарантийный срок на установленные тепловые насосы воздух / воздух до 5 лет. До сих пор можно было иметь 3-летний гарантийный срок. 5-летний период начинается сразу после запуска теплового насоса, установку должны осуществлять представители компании Dimplex. Существует так же и продление гарантии до 5 лет за тепловой насос воздух / вода, который является совершенно новым и уникальным на рынке тепловых насосов. Вы можете получить 5 - лет гарантии через онлайн процедуру регистрации. Данное предложение доступно только в Германии и Австрии. Источник: www.apic.ru

Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. делает инверторные технологии доступнее Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы» Модельный ряд бытовых инверторов MHI пополнился новой серией сплит-систем. SRK-QA-S (Standard Inverter) - самая доступная серия DCинверторных кондиционеров в линейке MHI-2012, являющаяся, пожалуй, лучшим предложением российского климатического рынка по соотношению «цена-качество». SRK-QA-S выпускаются на собственном заводе японской корпорации Mitsubishi Heavy Industries Jinling Air-Conditioners Company., Ltd. (MJA). Предназначены для обслуживания небольших помещений площадью от 15 до 35 кв. м. Отличаются повышенной надежностью, низким уровнем шума и высокими показателями энергоэффективности (класс «А»). В новой серии реализованы дополнительные функции комфорта: ночной режим работы, режим сбережения электроэнергии, режим высокой мощности для быстрого охлаждения помещения, а также регулировка уровня наклона горизонтальных жалюзи с пульта ДУ и ручная регулировка вертикальных жалюзи. В кондиционер встроен многоразовый воздушный фильтр из специального антибактериального материала, предотвращающего развитие плесени и бактерий на его поверхности. Внутренний блок имеет современный дизайн, корпус выполнен из высококачественного пластика эксклюзивного жемчужно-белого оттенка. Источник: www.airweek.ru


13

Доклад «Состояние и перспективы внедрения инженерных систем на тепловых насосах» Остап Кучерук Директор ООО «Тепловые насосы» Международная научно-практическая конференция «Ресурс» «Энерго- и ресурсосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве - основное направление снижения стоимости и повышения качества услуг» в рамках ХІ международной выставки «Аква-Терм Киев 2009» В 2006 году на железнодорожную станцию «Залютино» Южной железной дороги г. Харькова нами, совместно с фирмой «Инсолар» г. Харьков, был поставлен, смонтирован и запущен грунтовой тепловой насос. Уникальность этого монтажа в том, что Заказчик - в лице Службы строительномонтажных работ и гражданских сооружений Южной железной дороги - обеспечили отдельную линию электроснабжения и учет расходования электроэнергии для системы отопления на тепловом насосе. Благодаря этому мы можем проанализировать объективные результаты работы системы в течении длительного периода. До установки теплового насоса в 2006 году отопление пассажирской железнодорожной станции «Залютино» осуществлялось двумя угольными котлами паспортной мощностью по 50 кВт каждый. Потребление угля составляло 67 тонн, эксплуатационные расходы на котельную составляли 68 тыс. грн. за отопительный сезон. Качество отопления было очень низким - температура в служебных кабинетах не поднималась выше 12 - 14 °С, кондиционирование и горячее водоснабжение отсутствовало. В конце 2006 года была произведен перевод системы теплоснабжения станции на тепловой насос, с одновременной установкой системы кондиционирования в служебных помещениях станции. Платежи на все проектные работы, закупку оборудования, монтажные и пуско-наладочные работы, включая кондиционирование, составили 320 тыс. грн. Из них затраты на тепловой насос, бойлер горячей воды и модуль кондиционирования производства шведской фирмы NIBE - составили 108 тыс. грн., или около 34% от общей стоимости модернизации. Цена только на тепловой насос составила 86 тыс.грн, или 27% от общей стоимости модернизации.

№ 2 (5) / 2012

Для теплоснабжения станции был установлен тепловой насос мощностью 40 кВт шведского производства, и электрокотел мощностью 10 кВт украинского производства для работы в бивалентном режиме. Суммарная мощность отопления 50 кВт на теплонасосе позволила заменить два угольных котла суммарной паспортной мощностью 100 кВт. Эксплуатационные затраты в 2007 году на теплоснабжение станции тепловым насосом составили 43845 кВт*ч электроэнергии на сумму 14907 гривен. В 2007 г. тепловой насос работал на теплоснабжение здания пассажирской станции. В 2008 г., к этой системе теплоснабжения, дополнительно было подключено соседнее здание ЭД (диспетчерская), что привело к увеличению расхода электроэнергии на работу теплонасоса до 19 тыс. грн. При этом была ликвидирована угольная котельная диспетчерского здания. По информации службы строительно-монтажных работ и гражданских сооружений ЮЖД 50 кВт мощности системы с тепловым насосом с избытком хватает для обеспечения потребностей двух станционных зданий. Что касается экономических показателей - за отопительный сезон тепловой насос позволяет сэкономить до 110 тысяч гривен, а в 2006 году проектирование, закупка и монтаж установки составили около 300 тысяч гривен. 1. Годовые эксплуатационные затраты в 20072008 г.г. на отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование составили 15 -19 тыс. грн. в год, что в 3,5-4 раза меньше затрат только на отопление помещения железнодорожной станции «Залютино» в 2006 году. 2. Одной системой решены задачи комфортного отопления и кондиционирования (температура в служебных помещениях поддерживается на уровне 18-20°С зимой, 22-24°С летом), а также горячего водоснабжения. 3. Кардинально решены природоохранные вопросы, поскольку полностью исключены выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива, а также ликвидирована потребность в вывозе и утилизации шлака. В этом примере цена на тепловой насос в об-

www.tn.esco.co.ua


14 щей стоимости модернизации системы теплоснабжения составила всего 27%. Из нашего опыта, цена на грунтовой тепловой насос составляет от 25% до 50% от общей стоимости котельной на тепловом насосе. Остальное составляют «так называемые второстепенные работы и материалы» - сотни и тысячи метров земляных работ и полиэтиленовых труб укладываемых в землю, тонны незамерзающей жидкости внешнего коллектора и т.д. Таким образом, если мы, вдруг, начнем раздавать тепловой насос бесплатно прохожим на улице - это не обеспечит многократного увеличения количества работающих тепловых насосов. Получив тепловой насос бесплатно - людям все еще нужно будет выложить большую, для большинства граждан Украины неподъемную, сумму из собственного кармана на его подключение. Исходя из соотношения цены на тепловой насос, составляющей приблизительно третью часть от стоимости котельной на теплонасосе, в целом, можно сформулировать общий экономический критерий выбора теплонасоса: если тепловой насос А на 10% менее эффективный, чем теплонасос Б, то теплонасос А должен быть на 33% дешевле теплонасоса Б. 10% эффективность теплонасоса = 33% цены на тепловой насос. Отсюда остро встает вопрос эффективности теплового насоса. Сейчас в Украине получили распространение приписки в показателях тепловых насосов. Некоторые «начинающие» продавцы тепловых насосов, в том числе производства Китай,

АНАЛИТИКА начали декларировать эффективность превосходящую лидеров мирового производства. На сегодняшний день в Украине может быть сертифицирована только электрическая безопасность, но нет нормативов или стандартов, позволяющих оценить и сравнить эффективность работы теплового насоса. Конечно, на рынке необходимо иметь предложения оборудования разных эффективностей, производителей и стран происхождения, но украинский потребитель имеет первоочередное право на получение объективной и честной информации. Особенно об эффективности такого дорогого оборудования, как тепловой насос. Обман потребителей стал возможным, и по сути безнаказанным, из-за отсутствия в Украине национальных нормативов проверки и подтверждения эффективности тепловых насосов. Такой обман, в долгосрочной перспективе, дискредитирует технологию тепловых насосов, оставляет Украину в каменном веке. Для поддержки развития тепловых насосов в Украине государству необходимо официально перевести международные и европейские стандарты определения эффективности тепловых насосов. Тогда продавец сможет при желании подтвердить эффективность теплового насоса, а покупатель сможет осмысленно выбрать наилучшее для него оборудование. Сроки, когда государство легализует международные стандарты подтверждения эффективности теплового насоса, определяют перспективы тепловых насосов в Украине. Источник: http://teplonasos.ua/


15

Проблемы маркетинга воздушных тепловых насосов в России А.В. Суслов Появившиеся в Европе в конце прошлого века низкотемпературные воздушные тепловые насосы (НВТН) принципиально изменили существовавшие ранее представления о технических возможностях воздушных тепловых насосов, что качественно повлияло на потребительские приоритеты и структуру европейского рынка. НВТН стали наиболее востребованным типом тепловых насосов, объемы их продаж на национальных европейских рынках измеряются сегодня сотнями тысяч штук (десятками миллионов евро в денежном выражении). Наиболее очевидно эта тенденция проявилась в Северной Европе – в странах с наиболее холодным климатом. В процессе нынешнего кризиса НВТН показали абсолютный иммунитет к стагнации. Более того, на фоне общего спада в климатической отрасли в отношении НВТН стала очевидной поразительная закономерность – чем выше уровень рецессии, тем выше спрос на НВТН, а соответственно – и уровень их продаж [1]. В 2009 г. падение рынка чиллеров в России составило 50–55 % [3], а рынка сплитсистем, по предварительным оценкам, – в 2–3 раза [4]. Результаты вполне согласуются с прогнозами, сделанными еще в феврале для отрасли в целом [5]. Поскольку НВТН стали сегодня наиболее востребованным коммерческим продуктом отрасли, имеющим в России особенно многообещающую перспективу [1], компенсировать потери логично именно за счет освоения наметившегося уже нового сегмента рынка –теплоснабжения. Однако ни со стороны поставщиков, ни со стороны потребителей эта столь актуальная для нас техника особого внимания до сих пор не удостоилась. Основная причина этого, повидимому, кроется в недостаточной информированности потенциально заинтересованных субъектов. Дефицит внятной информации о технических особенностях и возможностях НВТН успел породить в отношении них массу всевозможных версий преимущественно скептического толка. Поэтому в первую очередь необходимы конкретные сведения, позволяющие прояснить истинное положение дел. Этой цели и посвящена данная статья. По мере насыщения европейского рынка сплитсистемами к концу 1970-х годов появилась задача поиска новых сфер сбыта. Поскольку интерес к тепловым насосам наметился уже тогда, идея расширения области их применения за счет создания НВТН, отвечающих европейским требованиям, полностью соответствовала этой задаче.

№ 2 (5) / 2012

Нужно было добиться гарантированной надежности и как можно меньшего падения теплопроизводительности при низких температурах. Для работы в условиях низких температур воздушному тепловому насосу необходимы опции, аналогичные опциям зимнего комплекта кондиционера: • подогрев картера компрессора и надежные средства для удаления конденсата и наледи из внешнего блока; • возможность регулирования интенсивности поглощения тепла теплообменником внешнего блока в зависимости от наружной температуры. Поскольку оптимальное решение этих задач открывало путь на грандиозный европейский рынок теплоснабжения, идея с понятным энтузиазмом была подхвачена всеми наиболее мощными производителями. В результате появилось множество блестящих фирменных решений, часть из которых достаточно понятна и очевидна, а часть, явившаяся результатом основательных (и до сей поры ведущихся) исследований, защищена ноу-хау. Таким образом, вопреки бытующему мнению НВТН появились не вследствие случайной удачи очередной предназначавшейся для Хоккайдо разработки одной из фирм, а в результате многолетних целеустремленных усилий отрасли в целом. Свидетельством этому служат многообразие ассортимента НВТН на европейском рынке и продолжительность опыта их успешного применения. Решающую роль в становлении современных НВТН сыграли два фактора: использование в них хладагента, наиболее подходящего по совокупности характеристик – фреона R410A, и применение инверторов, которыми теперь оборудуются все без исключения НВТН. В 2000-х годах появление новых НВТН приобретает в Европе тотальный характер, все заметные производители включают НВТН в свою производственную программу. Если в России сегодня доступны пока только несколько моделей НВТН – от двух-трех наиболее амбициозных представителей отрасли, на европейском рынке доступны уже десятки таких моделей от всех наиболее заметных мировых производителей. Только в одном из последних бюллетеней [6], регулярно публикуемых для сведения потребителей Шведским энергетическим агентством (Swedish Energy Agency), представлены официальные технико-экономические характеристики 30 различных моделей НВТН. Помимо общей технической информации и установочной стоимости приведены полученные в процессе испытаний официальные данные по потенциально возможному ежегодному энергосбережению для типичных частных домов в различных климатических зонах Швеции, теплопроизводительности и коэффициенту преобразования при различных наружных температурах при полной и частичной (75 или 50 %) нагрузках. Указывается также и минимальная рабочая температура (т.е. температу-

www.tn.esco.co.ua


АНАЛИТИКА

16 ра наружного воздуха). Для 16 моделей НВТН эта температура равна –20°С, для шести –30°С, по две имеют минимальную рабочую температуру –26 и –25°С, по одной –17 и –15°С, для двух моделей минимальная температура не была заявлена производителем. В России появившиеся сегодня образцы НВТН подсознательно ассоциируются с традиционными сплит-системами 70-х годов прошлого века, с которыми внешне они максимально сходны. Использование этих систем на обогрев являлось тогда дополнительной опцией и ограничивалось так называемыми переходными периодами – непродолжительными промежутками времени перед началом и сразу после окончания отопительного сезона с соответственно не очень низкими температурами наружного воздуха. Поэтому и от современных НВТН подспудно ожидают тех же неприятностей, которые возникали в случае эксплуатации традиционных сплит-систем при более низкой, чем это разрешалось производителями, температуре. Это заблуждение усугубляется тем, что: • во-первых, технические средства, обеспечивающие НВТН необходимыми им дополнительными опциями, визуально, как правило, никак не проявляются, и это существенно усложняет идентификацию НВТН по внешним признакам; • во-вторых, появившиеся у нас сегодня НВТН анонсированы для работы на обогрев всего лишь до температур наружного воздуха – 25°С. Однако на нашем рынке давно уже присутствуют гораздо более низкотемпературные образцы воздушных тепловых насосов, имеющие значительно низший предел работы на обогрев: до –28°С (НР40 американской фирмы LENNOX, [7]) и даже до –34,4°С (38YCC американской фирмы Carrier, [8]). Таким образом, повода для возникновения опасений относительно «низкотемпературности» современных НВТН нет. Отсутствие у нас до сих пор должного интереса к машинам американских производителей является, по-видимому, следствием недостаточной осведомленности потребителей из-за слабого продвижения этих моделей. В странах Европы это совсем не так. Так, в Норвегии на крупнейшем национальном портале www.hytte.no [9], посвященном коттеджам, размещены официальные рекомендации по выбору теплового насоса с указаниями, что для теплоснабжения следует выбирать непременно инверторный тепловой насос, работающий только на R410A. Здесь же приводится и обширная подборка из десятков конкретных таких моделей НВТН [10]. Характерно, что в данной подборке, взятой непосредственно с сайта Евровент [11] – исследовательского центра, где проходят обязательную сертификацию НВТН, попадающие на европейский рынок, – не указаны их параметры при предельно низких температурах, без которых никакое обсуждение темы у нас просто немыслимо. И здесь мы

подходим к центральной проблеме обсуждения. Хотя массовое использование НВТН в России практически еще не началось, тем не менее потенциальные заинтересованные соискатели уже хорошо осведомлены о том, что с понижением наружной температуры эффективность воздушных тепловых насосов падает, а само использование этой техники также ограничено неким температурным минимумом. Вот только реальные значения этих температур пока что никому не известны. Поскольку у нас нигде официально не публиковались и никогда не озвучивались значения минимальных температур, при которых сохраняются работоспособность и целесообразность применения современных НВТН, в распоряжении потенциально заинтересованных потребителей до сих пор отсутствуют основные аргументы, необходимые для принятия обоснованного решения по установке этой совершенно новой и незнакомой техники. Реальные графики зависимости коэффициента (СОР) от наружной температупреобразования ры для типичных современных НВТН, полученные в Центре прикладных научных исследований VTT (Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus) в Финляндии, представлены на рис. 1. Несмотря на индивидуальные различия, на всех трех графиках очевидна интересующая нас общая принципиальная закономерность: • нижняя граница использования современных НВТН, как и предел их энергетической целесообразности (значения не –30°C и даже ниже.

≥ 1), лежат в райо-

Достаточность этих параметров для успешного применения НВТН в климатических условиях России ранее была обоснована теоретически и после успешных натурных испытаний доказана практически [2]. Приведенные выше сведения позволяют резюмировать, что инверторные НВТН на R410A вполне приемлемы для теплоснабжения в России. Пожалуй, наибольший ущерб объективной оценке наносит прямолинейное суждение о том, что раз с понижением наружной температуры происходит уменьшение теплопроизводительности НВТН, использование их в России рационально только в регионах, близких к месту проведения Олимпиады2014. На самом деле справедливо абсолютно противоположное суждение, что наглядно подтверждает опубликованное в прошлом году в Норвегии исследование [12], в котором сравнивалась экономия, достигаемая теплоснабжением от НВТН «воздух– воздух» в наиболее теплом населенном пункте Норвегии – Бергене (Bergen) с расчетной температурой –10°С (как, например, в с. Псху, Абхазия) и в наиболее холодном – Рёрос (Rоros) с расчетной температурой –40°С (как, например, в г. Красноярске). В качестве отапливаемого объекта рассматривался деревянный дом с отапливаемой площадью 115 м2 и с окнами площадью 12 м2 с двойным остеклением.


17 Qпотр, кВт

m

BERGEN

5

3

4

2 1

3

0 -35

-25

-15

-5

а

5

tО.С, ОС

2

m

1

3 2

-10 -8 -6

-4 -2

0

2

4

6

8

10

tО.С.,ОС

0

5 10 tО.С.,ОС

1 0 -35

-25

-15

б

-5

5

Qпотр, кВт

tО.С, ОС

ROROS

10 9

m

8

4

7 6

3

5 4

2

3

1

2

0

Площадь окрашенной области под кривой отопительного графика соответствует количеству тепла, которое в состоянии поставить НВТН, неокрашенной – тепла, которое необходимо обеспечить дополнительным источником. Дополнительный источник тепла целесообразно привлекать к теплоснабжению с момента, когда теплопроизводительность НВТН падает настолько, что перестает обеспечивать ощутимый вклад в теплоснабжение.

BERGEN

tО.С.,ОС 30 20 10

257

273

289 305

321

337 353

271

286 301

316

331 346 361

225 241

193 209

161 177

226 241 256

-10

145

0

Число дней в году

-20

ROROS

tО.С.,ОС 30 20 10 0 -10 -20

196 211

Температурные кривые с указанием продолжительности температурных градаций, более детально характеризующие климат обоих регионов, представлены на рис. 3. Отопительные графики теплоснабжения с использованием НВТН «воздух– воздух» даны на рис. 4.

Рисунок 2. Графики зависимости потребности испытуемого объекта в тепле Qпотр

113 129

Отопительный сезон в Норвегии начинается осенью, когда температура воздуха опускается ниже 11°С и длится до тех пор, пока весной температура не станет выше 9°С. Для простоты расчетов считают, что отопительный сезон длится, пока температура воздуха ниже 10°С. Графики тепловых потребностей рассматриваемого объекта для обоих регионов выглядят так, как показано на рис. 2.

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5

136 151 166 181

Рисунок 1. Зависимость коэффициента преобразования современных НВТН от наружной температуры tо.с.: а – для ординарного европейского бренда AWI25AHL+AEI25AH китайской сборки (минимальная наружная температура не заявлена); б – для продвинутого японского бренда MSZ#FD25VA +MUZ#FD25VABH таиландской сборки (минимальная наружная температура –25°C); в – для НВТН «воздух–вода» с внешним блоком AOYA24LALL (Япония) и гидромодулем WSYA080DA с двумя дополнительными электронагревателями (Франция), минимальная наружная температура –20°C.

№ 2 (5) / 2012

1

10 tО.С, ОС

81 97

5

106 121

0

65

в

-5

76 91

-10

46 61

-15

1

-20

17 33 49

-25

1 16 31

-30

Число дней в году

-30 -40 -50

Рисунок 3. Температурные кривые

www.tn.esco.co.ua


АНАЛИТИКА

18 Q, кВт

(почти на 20 % по сравнению с более теплым регионом) из-за длительного отопительного периода, а соответственно и периода, подходящего для использования НВТН.

BERGEN

5 4

Расчет показывает, что наилучшим условием для использования НВТН, при котором они проявляют свои оптимальные преимущества, является более длительный отопительный период, свойственный регионам с более холодным климатом.

3 2 нвтн 1

20

60

100

140 180 220 Число дней

Q, кВт

260

300

340

ROROS

10 9

И наконец, последний формальный аргумент, с которым приходится сталкиваться при обсуждении перспективы применения воздушного теплового насоса, – это якобы недостаточная эффективность НВТН для теплоснабжения в России по сравнению с эффективностью грунтовых тепловых насосов (ГТН).

8 7 6 5 4 нвтн

3 2 1 20

60

100

140 180 220 Число дней

260

300

340

Рисунок 4. Отопительные графики

Для оценки эффективности теплоснабжения тепловым насосом существует параметр SPF (Seasonal Performance Factor) – сезонный коэффициент энергоэффективности, или сезонный коэффициент преобразования, который представляет собой отношение общего количества тепла Qtot, полученного отапливаемым объектом за определенный период времени, к суммарным энергозатратам Pw на получение этого тепла: SPF = Qtot/ Pw. Показатели

BERGEN

ROROS

7,58

0,32

3,1

1,8

Энергопотребление, кВт*ч

8820,72

17489,65

Вклад теплового насоса, кВт*ч

7524,00

13740,00

Экономия энергии, кВт*ч

5096,90

6106,67

Средняя температура, С о

SPF

Экономия энергии дующим образом:

В связи со сказанным выше представляют интерес результаты расчета экономии энергии Etot при применении воздушного теплового насоса Zubadan модели PUNZ-HRP125YHA2 для теплоснабжения дома отапливаемой площадью 250 м2 в различных регионах России. Зависимость периода использование НВТН от продолжительности отопительного сезона отражена в табл. 2.

Etot (кВт*ч) выразится сле-

Etot = Qtot(1 – 1/SPF). Для рассматриваемого случая результаты расчетов представлены в табл. 1. Мы видим, что в гораздо более холодном регионе даже при гораздо меньшем SPF экономия энергии больше: (6106,67 – 5096,9)/5096,9 * 100%= 19,8%

Статистика по рынку ГТН в России, ведущаяся с 2004 г., показывает, что за 6 лет его объем составил почти 3 млрд руб. (суммарная мощность установленных ГТН ≈ 29 МВт), и есть все основания оценивать рынок этих ТН в 2010 г. в 15–16 млн евро. Приведенные цифры не в полной мере отражают потенциальный спрос на теплонасосные технологии в России, так как потребителей часто отпугивает высокая стоимость установки «под ключ» грунтового насоса. В 3–7 раз меньшая стоимость НВТН могла бы привлечь этих клиентов и увеличить оборот рынка ТН в России по крайней мере в несколько раз. Всего во всем мире с появлением современных НВТН доля ГТН на рынке стала снижаться. В России же этому препятствует распространенный миф о значительном энергетическом превосходстве ГТН. Поскольку конкретных исследований на этот счет у нас пока не проводилось, для ориентировочной оценки можно воспользоваться данными грандиозного эксперимента «WP-Effizienz», проводимого в настоящий момент в Германии под техническим руководством Фраунгоферовского института. С марта 2007 г. силами семи производителей: Alpha-InnoTec, Bosch Thermotechnik, Hautec, NIBE, Stiebel Eltron, Vaillant и Viessmann, двух сервисных компаний EnBW и E.ON и Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie (Федеральным министерством экономики и технологий Германии) – финансируются натурные испытания с целью выяснения реальной эффективности систем теплоснабжения с тепловыми насосами различных типов на более чем 100 объектах, практически равномерно расположенных по всей территории Германии.


19 Предметом исследований является скрупулезный подсчет SPF, который в этом случае в общем виде выражается как: SPF = (QОТ + QГВС)/(Екомпр + Ен/в + ЕЭН),

С начала эксперимента SPF подсчитывается ежемесячно для каждого из исследуемых объектов. Окончание эксперимента и подведение окончательных итогов планируется летом 2010 г. Промежуточные результаты по итогам всех предварительных этапов испытаний регулярно публикуются. В одном из последних опубликованных отчетов [13] приведены средние значения SPF, подсчитанные почти за три года испытаний для систем теплоснабжения с тепловыми насосами «воздух–вода» и «соляной раствор–вода», т.е. грунтовыми.

где QОТ и QГВС – количество тепла на отопление и горячее водоснабжение; Eкомпр – энергозатраты компрессора; Ен/в – энергозатраты насосов и вентиляторов контура испарителя; EЭН – энергозатраты дополнительного электронагревателя. Таблица 2.

Город

Сочи

Минимальная температура наружного воздуха, оС

Продолжительность отопительного сезона, ч

Время работы ТН, ч

Общее количество тепла на отопление, кВт*ч (Qtot)

Тепло, поставляемое тепловым насосом, кВт*ч

Энергия, потребляемая тепловым насосом, кВт*ч (Ртн)

Энергия дополнительного источника тепла, кВт*ч (Рэн)

Сезонный коэффициент энергоэффективности SPF= =Qtot / (Ртн+Рэн)

Экономия энергии от использования ТН, кВт*ч Etot= Qtot (1–1/SPF)

-4

5006

5006

18347

18347

4045

-

4,54

14306

Москва

-28

6874

6874

50045

47689

16510

2356

2,64

31089

Новосибирск

-44

7295

6706

75729

55358

22513

20371

1,77

32944

С.-Петербург

-28

7325

7303

52973

50762

17359

2210

2,71

33426

Казань

-36

7279

7047

65964

56308

22184

9656

2,07

34097

Екатеринбург

-38

7339

7125

66011

57036

22237

8975

2,11

34726

SPF 4,5 4,0 3,5

Это и есть то значение, которое следует учитывать как при выборе типа теплового насоса, так и при расчете экономии и срока его окупаемости. Ввиду отсутствия аналогичных отечественных данных можно в качестве ориентировочных рассматривать полученные с немецкой педантичностью данные «WP-Effizienz», по крайней мере, для той части европейской территории России, где уместна хотя бы формальная аналогия с климатом Германии.

1 3,8

3,0 2,5

3

2

2,0 1,5 1,0 10

20

30

40

50

60

Т, К

Рисунок 5. Результаты испытаний тепловых насосов: зависимость сезонного коэффициента энергоэффективности (SPF) от разности температур источника и потребителя тепла ( T): 1 – тепловые насосы грунт (соляной раствор)–вода; 2 – тепловые насосы воздух–вода

Среднее за период испытаний значение сезонного коэффициента энергоэффективности для систем теплоснабжения с грунтовыми тепловыми насосами составило 3,8, а для систем с тепловыми насосами «воздух–вода» – 3 (рис. 5), что прекрасно согласуется с официальной статистикой [14], а также SPF HBТH для наиболее теплого населенного пункта в Норвегии (3,1). Процент экономии от эксплуатации таких систем выразится как: Э = (1 – 1/SPF)100 %, что для грунтовых тепловых насосов составит Эгр = (1 – 1/3,8)100 % = 73,68 %, а для тепловых насосов «воздух–вода»: Эвозд = (1 – 1/3,0)100 % = 66,67 %. При этом выигрыш от выбора в пользу грунтовых тепловых насосов по отношению к воздушным в процентном отношении составляет (Эгр – Эвозд)/ Эвозд * 100 % = 10,53 %.

№ 2 (5) / 2012

Для особо холодных регионов – Крайнего Севера, да и Заполярья – для НВТН можно ориентироваться хотя бы на значение SPF = 1,8, полученное в описанном выше исследовании, а вот для грунтовых тепловых насосов, безусловно, требуются дальнейшие более тщательные уточнения. Список литературы 1. Суслов А.В. О востребованности, работоспособности и окупаемости воздушных тепловых насосов в условиях России// Холодильная техника. 2009. № 12. 2. Суслов А.В. Применение воздушных тепловых насосов в условиях холодного климата// Аква-Терм. 2009. № 3 3. http://www.mir-klimata.com/archive/number57/article/num 06/ 4. http://www.m-2.ru/ news/03/08/2009/ 562949968310126. shtml?print 5. http://www.climatexpo.ru/files/science/pdf/2009/felix12.pdf 6. http://www.swedishenergyagency.se/WEB%5CSTEMFe01e. nsf/V_Media00/C12570D100377 20FC12574E5003D72B1/$file/ luftluft.pdf 7. http://webmanuals.lennoxeurope.com/Out%20 of%20Production/Rooftop/HP%20HS%20Ser ies/ EngineeringHandbookHP40.pdf 8. http://www.xpedio.carrier.com/idc/groups/public/documents/ techlit/38ycc-c7pd.pdf 9. http://www.hytte.no/varmepumper.html 10. http://www.hus.no/pdf/eurovent inverter.pdf 11. http://www.eurovent_certification.com/ 12. http://www.ivt.ntnu.no/ept/fag/tep4150/innh09/ EnganAuthen Varmepumpe 2009.pdf 13. http://www.wp-im-gebaeudebestand.de/download/wp-inbestandsgebaeuden russ 090130.pdf 14. http://www.heatpumpcentre.org/About heat pumps/Heat sources.asp

www.tn.esco.co.ua


ПОЛЕМИКА

20

Тепловые насосы в российских домах: первый опыт Технология отопления и горячего водоснабжения индивидуальных домов с помощью тепловых насосов, уже довольно популярная в развитых странах дальнего зарубежья, стала находить применение и в России. Более чем 30-летний опыт успешной эксплуатации тепловых насосов за рубежом, в том числе – в странах, климатические условия которых схожи с российскими, подтвердил высокую надежность и эффективность данного оборудования. Это, а также рост тарифов на энергоносители позволяют говорить о перспективности его применения и в нашей стране. Год назад на научно-практической конференции «Альтернатива природному газу в теплоснабжении», проведенной ИД «Аква-Терм», была анонсирована программа по выводу на российский рынок тепловых насосов для индивидуального теплоснабжения фирмы Stiebel Eltron (Германия). На данный момент специалисты компании OSKO, занимающиеся данным оборудованием, уже могут поделиться небольшим, но реальным опытом применения теплонасосных установок в коттеджах: ими оснащено около десятка домов в пригородах Москвы, СанктПетербурга и других городов. Типовым объектом, оснащенным тепловым насосом, можно считать загородный дом площадью около 200–250 м2. Внешний контур Выбирая теплоснабжение от теплового насоса, пользователь желает, чтобы данная установка покрывала все потребности в тепле. В условиях большинства регионов нашей страны обеспечить это можно, только используя источники низкопотенциального тепла с достаточно высокой температурой в любое время года: грунт ниже уровня промерзания, воды подземных источников и открытых водоемов. А тепловые насосы типа «воздух–вода» могут применяться лишь в сочетании с другим теплогенератором – электрическим, газовым, жидко- или твердотопливным котлом (бивалентный режим). Уже можно говорить, что, как и за рубежом, наибольшее применение в России получают тепловые насосы типа «грунт–вода» (отметим: такое название не совсем корректно, поскольку источником низкопотенциального тепла для одних и тех же аппаратов может быть не только грунт, но и вода открытых водоемов). Их внешний контур – комплект петель из полимерных (чаще всего) труб с циркулирующим незамерзающим теплоносителем – реализуется двумя способами: в виде горизонтального коллектора или вертикального зонда. Как правило, в настоящее время для таких установок используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля. Утечка жидкости не должна представлять экологической опасности при попадании в грунтовые воды, поэтому для заполнения внешнего контура следует использовать качественные сертифицированные теплоносители. Преимущество горизонтального коллектора – относительно невысокие затраты на его организацию: около 2,5 тыс. евро для теплового насоса

мощностью 13 кВт. Однако для его организации необходим свободный земельный участок площадью около 4,5 сотки, на котором в дальнейшем нельзя сажать деревья. Вертикальный зонд размещается в специально пробуренной скважине глубиной до 100 м. Для установки указанной мощности он обойдется гораздо дороже – примерно в 10 тыс. евро. Однако этот вариант безальтернативен, если на приусадебном участке нет места для размещения коллектора. Проектируя внешний контур теплонасосной установки типа «грунт–вода», необходимо учитывать структуру и состав почвы, от которых зависит удельный теплосъем (для различных поверхностных грунтов его значение составляет от 10 до 40 Вт/м2). В случае с горизонтальным коллектором (в наших условиях он прокладывается на глубине 1,7±0,2 м) соответствующие данные можно получить на этапе закладки фундамента дома или выкопав шурф определенной глубины. Удельный теплосъем вертикального зонда также сильно зависит от плотности породы и расположения водоносных пластов (диапазон – от 30 до 100 Вт/м). За информацией о геологических структурах логично обратиться к специализированным компаниям, занимающимся бурением на воду в районе, где находится объект (тем более, что при реализации проекта без участия буровиков не обойтись). На этапе предварительного проектирования можно оперировать средними значениями удельного теплосъема для пород различной плотности и содержанием грунтовых вод (значения приводятся в пособиях производителей теплонососных установок). Точное конструкторское решение может приниматься производителем работ лишь непосредственно на месте, при бурении скважины. По опыту российских и зарубежных инжиниринговых компаний, работы по обустройству горизонтального коллектора также следует производить с привлечением специализированных строительных предприятий, владеющих соответствующей техникой (экскаватор) и трудовыми ресурсами. Чаще всего для организации внешнего контура теплонасосной установки используются полимерные трубы Ду 20 или 25. Рабочий диапазон температур первичного теплоносителя позволяет применять трубу для холодного водоснабжения. Номинальное рабочее давление трубы для горизонтального коллектора – 10, для вертикального зонда – 16 бар. Шаг укладки коллектора – 0,6 м. Еще один способ получение низкопотенциального тепла с помощью тепловых насосов типа «грунт–вода» – укладка коллектора на дне открытого водоема (там, где это возможно). Пока реальной практики его применения у специалистов OSKO нет, но метод представляется им весьма перспективным – в силу простоты реализации.


21 Ассортимент Stiebel Eltron и других компаний включает тепловые насосы типа «вода–вода». Источником низкопотенциального тепла для них служат грунтовые воды: вода забирается из одной неглубокой скважины, проходит через тепловой насос и сбрасывается во вторую скважину. Такой вариант позволяет получить больше тепла, но редко применим на практике – из-за проблем с качеством и количеством (для теплового насоса мощностью 13 кВт требуемый расход составляет 2,8 м3/ч) воды в течение многих лет. Как правило, внешний контур теплонасосной установки типа «грунт–вода» включает несколько змеевиков горизонтального коллектора или петель вертикального зонда. Они объединяются коллекторами, которые рекомендуется располагать снаружи дома – в специальных шахтах или приямках – таким образом, чтобы они были доступны для осмотра. По желанию заказчика или для удобства монтажа коллекторы могут быть размещены и внутри дома. Поскольку температура теплоносителя в подводящих и обратных трубопроводах внешнего контура ниже, чем внутри дома, они должны быть теплоизолированы – для защиты от образования конденсата. Подключение и размещение Как и в странах с более мягким климатом, в России тепловые насосы типа «грунт–вода» способны полностью удовлетворять потребности индивидуального дома в тепле. Режим эксплуатации теплонасосной установки без дополнительного источника тепла называется моновалентным. Как правило, тепловой насос бытовой мощности оснащается встроенным резервным электрическим нагревателем. Он может работать как вместо теплового насоса, так и параллельно с ним, например, покрывая нехватку тепла в наиболее холодные дни года. Поскольку в данном случае используется один и тот же энергоноситель, такой режим эксплуатации называется моноэнергетическим. Эксплуатирующиеся в моновалентном и моноэнергетическом режимах тепловые насосы для коттеджа требуют трехфазного питания, получение которого требуется согласовать в предприятии местного электроснабжения. Отметим: мощность, потребляемая теплонасосной установкой, относительно невелика и значительно меньше, чем у электрического котла той же производительности. Если лимит мощности, выделенной на дом, не превышен, никаких специальных разрешений на использование теплового насоса в нашей стране не требуется. Кстати, за рубежом установка каждого теплового насоса требует регистрации. Для снятия пиков потребления электроэнергии в таких странах, как Германия, «электроснабженцы» имеют право трижды в сутки отключать установку на два часа, что заставляет вводить повышающий коэффициент при расчете её мощности. Размещение теплового насоса в доме не столь жестко регламентировано, как в случае с газовым отопительным котлом. Основной фактор – снижение шумового воздействия на обитателей коттеджа: не следует располагать аппарат вблизи спален. Пол № 2 (5) / 2012

должен быть прочным (желателен бетонный фундамент), горизонтальным и ровным. Подключение к насосу труб внешнего контура и системы отопления рекомендуется выполнить гибкими напорными шлангами. Комплекс мер по борьбе с шумом зависит от основания, на которое устанавливается тепловой насос и типа системы отопления (напольное или радиаторное). В подвале достаточно просто Установить аппарат на ровный бетонный пол. Само помещение, где располагается тепловой насос, должно быть теплым (непромерзающим). Система отопления В домах, обогреваемых тепловым насосом, предпочтение отдается низкотемпературным системам, главным образом, напольному отоплению. При использовании «теплого пола» коэффициент преобразования тепла (отношение отдаваемой тепловой мощности к потребляемой электрической) равен 4,5, а для радиаторных систем (которые также применяются) – 3. (То есть в последнем случае затраты на электроэнергию больше.) Находят применение и смешанные («теплый пол» и радиаторы) решения. Расчет отопительной системы следует производить таким образом, чтобы обеспечить минимальную температуру в прямой линии. Это достигается, например, уменьшением шага укладки труб напольного отопления. На рис. показана одна из типовых схем, реализованная специалистами OSKO в коттедже площадью 230 м2 с напольным отоплением. Мощность теплонасосной установки (WPF 16) – 16,1 кВт. Потребляемая электрическая мощность – 3,6 кВт. КПТ – 4,6. Площадь грунтового коллектора – 500 м2. Длина трубы коллектора – 800 м (четыре петли по 200 м), внутренний диаметр трубы – 25мм. WPF 16 – экономичный тепловой насос типа «грунт–вода» с максимальным количеством встроенных элементов: в нём предварительно установлены заполненный компрессорный контур, регулятор с функциями погодной компенсации, пассивного или активного охлаждения, циркуляционный насос отопления, резервный электронагреватель мощностью 8,8 кВт со ступенчатым включением, смесительный клапан ГВС с приводом, все необходимые датчики температуры. В комплект поставки входит группа безопасности отопительного контура. Тепловой насос нагревает теплоноситель до 60°С. Схема включает настенный буферный накопитель для тепловых насосов SBP 100. Он предназначен для согласования объемных расходов контуров теплового насоса и системы отопления (функция гидравлического разделения), а также позволяет избежать слишком частых включений теплового насоса (особенно в системах с малоинерционными конвекторами), что увеличивает срок службы компрессора. Кроме того, буферный накопитель частично сглаживает последствия отключения электроэнергии. Он может быть оснащен дополнительным фланцевым нагревательным элементом. Теплоизоляция обеспечивает минимальные потери тепла.

www.tn.esco.co.ua


ПОЛЕМИКА

22

Рисунок. Типовая схема теплонасосной установки с буферным накопителем и водонагревателем

Применен также напольный 300-литровый водонагреватель для тепловых насосов – SBB 300 WP. Внутри него располагается трубчатый эмалированный теплообменник. Комплект поставки включает PTC-датчик, термометр, магниевый анод с индикатором состояния для оптимальной защиты от коррозии и фланцевую заглушка, на место которой можно установить ТЭН или теплообменник, например для подключения к системе гелиотермической установки. Теплоизоляция обеспечивает минимальные потери тепла и защищена высококачественным пластиковым покрытием. Об автоматике. Стандартный регулятор теплового насоса осуществляет погодозависимое регулирование температуры в доме. Регулятор имеет очень гибкую систему настроек. При подключении датчика комнатной температуры возможно регулирование температуры воздуха в доме: как независимо от уличного датчика, так и совместно с ним. Автоматика поддерживает работу с двумя температурными контурами отопления. Доступ к регулятору возможен дистанционно – по проводной телефонной или сотовой сети. Данная возможность, кстати, уже используется специалистами OSKO: при возникновении неисправности автоматика теплового насоса отсылает SMS с кодом ошибки на номер сервисного центра. Дополнительно в программе поставок предусмотрены устройства, позволяющие тепловому насосу в летнее время работать как рекуперационная установка и (или) центральный кондиционер. Возможен и нагрев воды в бассейне. Итоги эксплуатации Эксплуатация установок мощностью 10, 13 и 16 кВт показала, что расход электричества для ото-

пления и горячего водоснабжения составляет от 11 до 17 тыс. руб. в год в зависимости от теплопотерь здания и типа системы отопления. При этом пользователями не применялись дополнительные меры для экономии электроэнергии (так, температура 20 °С круглосуточно поддерживается во всех помещениях дома). То есть существует реальная возможность снижения затрат. Негативных отзывов о работе теплонасосных установок не поступало. Не зафиксировано и сбоев в работе оборудования. Случайные изменения настроек, которые допускали пользователи, устранялись дистанционно – из сервисного центра. Технический осмотр теплового насоса осуществляется по регламенту, один раз в два года. В работе с заказчиками специалисты, занимающиеся «продвижением» технологии, руководствуются правилом: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Главные аргументы в пользу теплового насоса – экономичность эксплуатации, безопасность, отсутствие особых требований к помещению теплогенераторной и необходимости в согласованиях, надежность работы оборудования. Даже при наличии возможности подключения к газовой магистрали уже сейчас расклад стоимостных показателей может убедить заказчика отдать предпочтению тепловому насосу. Так, затраты на подводку газопровода от распределительной станции, находящейся в 100 м от строящегося дома, сопоставимы со стоимостью комплекта оборудования для теплового насоса. Источник: www.progressenergo.ru


23

Тепловые насосы с воздушным источником теплоты: аргументы ЗА и ПРОТИВ, и некоторые соображения для специалистов Тепловые насосы с воздушным источником теплоты часто считаются низкоэнергетической альтернативой традиционным бойлерным системам. Kevin Pennycook, главный инженер авторитетной Британской Ассоциации Маркетинговых Исследований и Информации в области Строительства BSRIA, приводит доводы в пользу и против данной технологии, а также ключевые моменты, на которые спецификаторам следует обращать особое внимание.

В случае необходимости отопления нескольких помещений или сравнительно большого внутреннего объема, используются различные системы подачи и распределения воздуха, а для нагрева отдельных областей, возможно применение нескольких внутренних блоков. Тепловой насос типа воздух/воздух может работать как выделенное устройство, обеспечивая только отопление, в то время как системы сплит, мульти-сплит и с переменным расходом хладагента (VRF), предназначенные для комфортного охлаждения, также могут рассматриваться в качестве тепловых насосов, если они способны реверсировать холодильный цикл и переходить в режим нагрева.

Тепловые насосы с воздушным источником сходны по своему функциональному принципу с геотермальными тепловыми насосами, с той лишь разницей, что вместо грунта, теплота извлекается из наружного воздуха. Тепловые насосы с воздушным источником подразделяются на системы типа воздух/воздух и воздух/вода, в зависимости от того, какая среда используется для распространения тепла в здании – воздух или вода.

Сплит-системы состоят из одного или нескольких внутренних блоков и наружного блока, извлекающего тепло из наружного воздуха при работе устройства в режиме нагрева. Внутренние и наружные блоки соединены посредством трубной разводки для циркуляции хладагента между ними. Системы VRF, по сути, являются более сложными сплит-системами – разница заключается в способности каждого блока обеспечивать охлаждение и обогрев на индивидуальном принципе.

Основным преимуществом тепловых насосов с воздушным источником перед геотермальными системами является значительно более низкая стоимость установки. Для геотермального теплового насоса необходима прокладка подземных теплообменных элементов, используемых для извлечения теплоты из почвы. Для сравнения, воздушные тепловые насосы пользуются непосредственно теплотой наружного воздуха и исключают, таким образом, потенциальные проблемы.

Сплит-системы не способны одновременно охлаждать и нагревать, за исключением установки двух систем для каждой зоны. Системы VRF обеспечивают рекуперацию тепла – при этом, тепло, отводимое внутренними блоками в режиме охлаждения, направляется блокам, работающим на нагрев.

Типы систем Тепловые насосы воздух/воздух предназначены для прямого нагрева воздуха внутри помещения. Теплота извлекается из окружающего воздуха посредством испарительного блока наружного размещения и направляется в помещение, где внутренний воздух нагревается при помощи конденсатора системы.

Преимущество теплового насоса типа воздух/ воздух над системами типа воздух/вода заключается в более низкой температуре стока (температуре воздуха, проходимого через теплообменник конденсатора), что обеспечивает повышенное значение коэффициента производительности COP и более высокий уровень теплоотдачи. Значения

Теплопроизводительность (кВт)

8 Теплота в кВт, производимая дополнительным нагревателем, если бивалентная точка равна - 5оС

7 6 5 4 3 2 1 0

0

700 часов наружной температуры < - 5оС

№ 2 (5) / 2012

1500

3000

2000 часов наружной температуры < 0оС

4500 4000 часов наружной температуры < 5оС

6000

7500

9000

Часов / год

www.tn.esco.co.ua


24

ПОЛЕМИКА

коэффициента производительности COP увеличиваются при уменьшении разницы между температурой источника и стока.

COP теплового насоса, в то время как более низкая температура подачи воды требует большей поверхности радиатора.

Тепловой насос типа воздух/вода использует воду как теплопоглотительную среду. Нагретая вода предназначена для отопления помещений или подготовки бытовой горячей воды.

Тестовые условия и, следовательно, значения COP, заявленные производителями, могут существенно отличаться от фактических расчетных и рабочих условий.

При известной тепловой нагрузке здания, построенный график отображает количество часов (в течение года) пребывания наружной температуры ниже определенного уровня, а также соответствующие тепловые потребности. Область под кривой указывает на требуемую энергию, а красная область – на производительность (в кВт) дополнительного нагревателя. Директива BS EN 15450 обуславливает генерацию – посредством дополнительных источников теплоты – не более 5% от общего количества энергии, вырабатываемой воздушным тепловым насосом.

Воздушные тепловые насосы имеют достаточное количество экологических и эксплуатационных преимуществ. Для начала, здание получает больше теплоты, чем потребляемое тепловым насосом количество электроэнергии.

Вопросы производительности Потенциальный недостаток использования воздуха в качестве источника тепла - коэффициент производительности COP теплового насоса. В течение отопительного сезона, температура наружного воздуха зачастую ниже температуры грунта, на глубине извлечения теплоты геотермальным тепловым насосом, что и является причиной снижения коэффициента COP. Некоторые производители воздушных тепловых насосов публикуют значения коэффициента COP равные 4 и более, однако, к данной информации следует относиться осторожно. Соответствующим тестовым стандартом для большинства блочных тепловых насосов является BSEN 14511. Для теплового насоса типа воздух/вода, стандарт предписывает – как тестовое условие – температуру наружного воздуха (температуру источника), равную 7oC. При температурах наружного воздуха ниже указанной, значение COP будет снижаться, как впрочем, и теплопроизводительность теплового насоса. В зависимости от приложения, данное снижение может стать существенным, как например холодным зимним утром, когда требуется предварительный нагрев помещения. Другим фактором, влияющим на значение коэффициента COP теплового насоса, является температура стока - температура подогреваемого воздуха или циркулирующей воды внутри здания. Для теплового насоса типа воздух/вода, стандарт BSEN 14511 указывает температуру возврата и подачи воды 40oC и 45oC соответственно. При более высоких температурах – в отличии от указанных выше – значения COP, а также теплопроизводительность системы, будут падать. Это означает, что тепловые насосы, будучи потенциально пригодными в качестве низкотемпературных систем обогрева, таких как подпольное отопление, обладают низкими значениями COP при их использовании с традиционными жидкостными системами отопления с температурами циркуляции 60oC и выше. Повышенные значения температуры воды на выходе приводят к пониженному коэффициенту

Воздушный тепловой насос со значением коэффициента производительности COP 3 обеспечивает 3 кВт тепловой энергии на 1 кВт потребления электроэнергии. Если тепловой насос заменяет электрическое отопление помещений или используется в качестве альтернативы таковому, применение теплового насоса обеспечивает значительные сбережения углеродных единиц. Если тепловой насос используется вместо современного газоконденсатного бойлера, сбережение углеродных единиц может быть не таким ярко выраженным. Электроэнергия от Национальной Сети не является эффективной с углеродной точки зрения, учитывая низкую термоэффективность электростанции, а также потери при распределении энергии по сети. Другие преимущества тепловых насосов с воздушным источником теплоты перед традиционными бойлерными системами включают отсутствие выхлопных или взрывоопасных газов внутри здания, а также необходимости установки вытяжных труб и вентиляционных установок, нулевой уровень загрязнения местности, хотя шум вентилятора наружного блока может стать причиной проблемы, а также продолжительный срок службы и низкая стоимость обслуживания. Источник: www.stroyport.com.ua


25

Рынок тепловых насосов в Норвегии За последние больше чем 30 лет Норвегия установила много мощных тепловых насосов для промышленного применения, центрального отопления и больших коммерческих зданий, имеющих потребность в отоплении и охлаждении. В течение 10 последних лет тепловые насосы завоевали признание и в бытовом секторе, где их было установлено свыше полумиллиона. В ближайшие годы ожидается рост в коммерческом секторе наряду с укреплением внутреннего рынка. Рынок тепловых насосов в бытовом секторе Норвегия традиционно имеет очень низкие цены на электричество из-за жесткого регулирования и производства, почти полностью основанного на гидроэлектростанциях. Государственное регулирование рынка электричества было прекращено в 1991 году, что связанно с повышением спроса при отсутствии ввода новых мощностей производства и постепенно меняющимся снабжением от избытка к ограничению. Производительность гидроэлектростанций в Норвегии варьируется от 90 до 150 ТВт-ч в год, в зависимости от погодных условий. Потребление в 2010 году было 130 ТВт-ч. В годы с низким производством наблюдалось резкое повышение цен, особенно в холодные зимы с повышенным спросом на отопление. Наиболее часто встречающийся тип отопления в частных домах Норвегии это электрические обогреватели в комбинации с дровяными печами. В связи с тем, что большинство домов не имеют водяных систем отопления, тепловые насосы воздух-воздух являются преобладающим типом установок в бытовом жилищном секторе. За последние пару лет около 70000-80000 тепловых насосов типа воздух-воздух устанавливались ежегодно. Тепловые насосы воздух-вода популярны в основном в новых домах. В настоящее время в 34% частных домов установлены тепловые насосы и почти все они были установлены за последние десять лет. Рынок тепловых насосов в коммерческом секторе Существует устойчивый рост использования тепловых насосов в коммерческом секторе Норвегии в последние пару лет, который будет продолжаться как результат действующих требований к новым домам, принятых в июле 2010 года. Нормативы требуют, чтобы во всех зданиях с площадью больше 500 квадратных метров не менее 60% отопления осуществлялось за счет возобновляемых источников. Так как только несколько крупных городов и районных центров имеют центральное отопление, здания за пределам этих территорий должны оснащаться либо тепловыми насосами, либо биоэнергетическими установками. Высокая степень теплоизоляции зданий подразумевает, что большинство зданий нуждается в системах кондиционирования и тепловые насосы, которые могут использоваться для отопления и охлаждения, являются очень конкурентноспособным решением. Тепловые насосы также получили преимущество перед биоэнергетическими установками и центральным отоплением из-за вве№ 2 (5) / 2012

денной системы классификации энергии для зданий, поощряющей эффективные системы. Здания с тепловыми насосами в комбинации с системами пассивного охлаждения, как за счет грунтовых вод, так и глубинного грунта, имеют наименьшее потребление энергии и лучшую классификацию. Тепловые насосы в системах центрального отопления Тепловые насосы пользуются растущей популярностью в системах центрального отопления в последние пару лет. Одна из станций, поставляющих тепло в центральную отопительную систему Осло, вырабатывает 27 МВт тепла с помощью тепловых насосов из регенерированного тепла очищенных сточных вод. В качестве хладагента используется R134a, температура на выходе системы 90оС. Тепловой насос, установленный в Драммене, южнее Осло, вырабатывает 14,3 МВт тепла из морской воды, это первый тепловой насос использующий аммиак в качестве хладагента и способный вырабатывать тепло выше 90оС. Крупные системы центрального отопления и охлаждения, извлекающие тепло из морской воды, установлены в аэропорту Fornebu для теплоснабжения более 10000 домов и множества коммерческих зданий. Новый рынок для компаний центрального отопления в Норвегии это независимые энергетические станции реализующие отопление и охлаждение одному большому зданию. Новая больница снабжается теплом и охлаждается компанией Fortum Energi, использующей один из самых больших в мире грунтовых тепловых насосов, работающем с более 300 скважинами. Fortum Energi также отапливает и охлаждает посредством грунтового теплового насоса новый почтовый центр. Промышленные тепловые насосы Большое количество тепловых насосов используется в рыбной, пищевой и перерабатывающей промышленности, многие из них имеют очень высокий коэффициент трансформации. Компания Гибрид Энерджи (Hybrid Energy) разработала специальный тепловой насос для пищевой промышленности, который использует оба цикла и сжатия, и поглощения, и вырабатывает высокотемпературную воду используя аммиак/воду как рабочую жидкость. Другая норвежская компания Сингл Фейз Пауэр (Single Phase Power), специализирующаяся на высокотемпературных тепловых насосах для промышленного использования, осуществит в текущем году свою первую коммерческую установку после множества установленных опытных образцов. Субсидии на тепловые насосы и возобновляемые источники энергии Гранты доступны для большинства типов тепловых насосов для различного использования, за исключением тепловых насосов типа воздух-воздух. Гранты для коммерческого использования имеют некоторые ограничения в том случае, если тепловой насос будет рентабельным и без субсидий. Частные домовладельцы могут получить гранты до 1200 евро на тепловые насосы воздух-вода и на грунтовые модели. Каждый год правительство www.tn.esco.co.ua


ОБЗОР РЫНКА ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

26 выделяет 200-300 миллионов в форме грантов на возобновляемую энергию и повышение эффективности использования энергии. Начиная с 2012 года будет введен сертифицированный рынок на зеленое электричество. Директива по возобновляемым источникам энергии Не являясь членом Европейского союза, Норвегия будет выполнять Директиву по возобновляемым источникам. В 2005 году источники возобновляемой энергии составляли 58,2% от общего количества вырабатываемой энергии, что больше чем в странах ЕС. Норвегия и Европейский союз в настоящее время ведут переговоры о требуемой доле возобновляемых источников к 2020 году, но ожидается, что она составит 70-75%. Тепловые насосы могут способствовать достижению большего процента использования возобновляемых источников энергии в Норвегии, особенно в 300 000 домов, которые все еще используют отопление на ископаемых источниках.

Ассоциация тепловых насосов: NOVAP Норвежская Ассоциация тепловых насосов была учреждена в 1991 году продавцами и монтажниками. В настоящее время в Ассоциации работают два сотрудника, которые проводят тренинги и обучение, готовят информацию для общественности и разрабатывают политическую основу для теплонасосной промышленности. Исходя из написанного будущее тепловых насосов в Норвегии выглядит ярким. Осведомленность о теплонасосных технологиях повышается, тепловые насосы признаются лучшим решением как для окружающей среды, так и для пользователей. Промышленность адаптировалась к факту, что новые дома требуют меньше тепла и нуждаются в более рентабельных решениях для отопления.

90000 80000 70000 60000 50000

На отработанном воздухе

40000

Грунтовые

30000

Воздух-вода

20000

Воздух-воздух

10000

Источник: www.passivehouse.ua

20 09

20 07

20 05

20 03

20 01

19 99

19 97

19 95

19 93

19 91

19 89

19 87

0


27

Опыт реализации системы отопления на базе теплонасосных установок в коттеджном поселке Н. В. Шилкин, доцент МАрхИ Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли посредством теплонасосных установок давно привлекает внимание специалистов. За рубежом, в частности, в США и Канаде, в странах Скандинавии, в Германии, Швейцарии подобные системы получили достаточно широкое распространение (1). Такие системы реализованы и в нашей стране. Это, например, многоэтажное жилое здание в Москве в микрорайоне Никулино-2, в котором низкопотенциальная тепловая энергия земли и вентиляционных выбросов используется для горячего водоснабжения (2), сельская школа в Ярославской области (3). В настоящей статье рассматриваются особенности реализации системы отопления на базе теплонасосных установок, использующих низкопотенциальную тепловую энергию земли, трех объектов, расположенных в Подмосковье – офисного здания компании-застройщика, коттеджного поселка и здания местной администрации. Первоначально на базе теплонасосных систем было реализовано отопление офисного здания компании-застройщика, расположенного в поселке Первомайское в Подмосковье. При этом проект изначально не рассматривался в качестве демонстрационного: причиной его реализации стала высокая стоимость подключения к газовым сетям. Анализ и сравнение альтернативных вариантов энергоснабжения объекта показал, что вариант с тепловыми насосами по капитальным затратам, даже без учета стоимости самого газа, экономически более выгоден, чем вариант с газовыми водонагревателями, что было обусловлено, главным образом, высокой стоимостью подключения к газовым сетям. Этот проект был успешно реализован; коммерческая эксплуатация в течение четырех отопительных сезонов подтвердила как его техническую возможность, так и экономическую целесообразность выбранных решений. Успешный опыт реализации теплонасосной системы отопления офисного здания стал предпосылкой реализации более масштабного проекта – устройства системы отопления коттеджного поселка на базе теплонасосных установок, использующих низкопотенциальную тепловую энергию земли. Инженерные системы коттеджей Первая очередь коттеджного поселка предусматривает строительство жилых домов на несколько семей общей площадью 19 тыс. м2 (площадь жилых помещений без учета коридоров, лестничных клеток и т. д.). При газовом отоплении необходимо было предусмотреть общую котельную, тепловые сети и индивидуальные тепловые пункты или узлы управления в каждом здании (в разных зданиях разное число секций). В итоге, после расчета № 2 (5) / 2012

экономической целесообразности нескольких альтернативных вариантов было принято решение использовать для отопления систему на базе теплонасосных установок. Эксплуатация теплонасосной системы отопления офисного здания в один из отопительных сезонов, отличавшихся достаточно низкими (до –35°С) температурами наружного воздуха, показала, что система отопления, запроектированная на расчетную наружную температуру –28°С, не всегда позволяет поддерживать в помещениях комфортную температуру – в период низких температур наружного воздуха температура в помещениях опускалась до +14°С. Служащие, находящиеся в офисе, при такой температуре чувствовали себя не очень комфортно, но все же организация функционировала в обычном режиме. Для жилых помещений такое понижение температуры совершенно недопустимо. Тепловой насос позволяет изменить режим работы для поддержания более высокой температуры, однако при этом существенно снижается его эффективность. Поэтому по итогам эксплуатации для снятия пиковых нагрузок в периоды, характеризуемые экстремально низкими температурами наружного воздуха, было решено предусмотреть в схеме теплоснабжения электрический водонагреватель (электробойлер) для догрева теплоносителя после теплонасосной установки. Электробойлер включается в работу автоматически. Для отопления каждой секции жилых домов используются две теплонасосных установки, что позволяет обеспечить резервирование на случай возможного выхода из строя части оборудования. На период запуска системы в эксплуатацию, пока тепловые насосы еще не установлены на объекте, для теплоснабжения использовались временные газовые нагреватели. Тепловой насос работает тем эффективнее, чем меньше разница между температурами испарителя и конденсатора, то есть температурой источника низкопотенциальной тепловой энергии и температурой потребителя. Таким образом, наиболее эффективно теплонасосные установки для отопления могут применяться в системах, отличительной чертой которых является относительно невысокая температура теплоносителя. Этим требованиям соответствуют системы отопления на основе напольных отопительных панелей («теплых полов»). Известно, что во избежание заболеваний, связанных с перегревом ног человека, максимальная температура поверхности пола в помещении с постоянным пребыванием людей не должна превышать +26°С, в помещениях с временным пребыванием +31°С, в детских игровых комнатах +22°С (4). На рассматриваемых объектах в качестве отопительных приборов применяются низкотемпературные системы на основе замоноличенных в стяжку змеевиков из термостойких труб и сшитого полиэтилена (PEX). www.tn.esco.co.ua


28

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

Такое решение – комбинация теплонасосных установок с «теплыми полами» – часто применяется и в зарубежной строительной практике. Для предупреждения возникновения в помещениях холодных нисходящих воздушных потоков от окон, предупреждения выпадения конденсата на внутренней поверхности стекла при отсутствии отопительных приборов, размещенных под окнами, использовалось уменьшение шага замоноличенных в стяжку змеевиков. Если шаг основной укладки составлял 250 мм, то в зоне окон он уменьшался до 100–150 мм. Использование низкотемпературных напольных отопительных панелей привело к необходимости тщательной проработки конструкции наружных ограждений и теплоизоляции. Так, были выбраны оконные профили, хорошо зарекомендовавшие себя в ходе эксплуатации на объектах, расположенных в городах Сибири. Конструкция самих домов – быстровозводимая монолитная с несъемной опалубкой. Блоки опалубки, изготовленные из полистирола, армируются и заливаются бетонным раствором. После остывания наружная поверхность штукатурится либо облицовывается, а внутренняя покрывается штукатурным слоем. Опалубка не снимается – она выполняет функцию тепло- и звукоизоляции. Система вентиляции жилых домов – естественная. Поселок расположен за городом, в экологически благополучном районе, поэтому нет необходимости в очистке воздуха и нет препятствий к проветриванию помещений путем открывания окон. В здании администрации поселка Птичное запроектирована система механической вентиляции, в этой части никаких энергосберегающих решений не предусматривалось.

Грунтовые теплообменники По первоначальному проекту для устройства грунтовых теплообменников предусматривалось бурение скважин глубиной 60 м. Однако в ходе геологических изысканий на глубине около 30 м были обнаружены известняки. Стоимость бурения скважин в известняке резко возрастает, что сразу же лишает проект коммерческой привлекательности; кроме того, возможен неоптимальный режим теплообмена в таких теплообменниках. Учитывая это обстоятельство, скважины вынужденно пришлось ограничить глубиной 30 м, что привело к необходимости увеличения их числа в два раза.

Здание администрации поселка Птичное, в котором реализована система отопления на базе теплонасосных установок

Установка несъемной опалубки, одновременно выполняющей функцию теплоизоляции

Укладка труб напольного отопления. Обращает на себя внимание уменьшение шага укладки труб в зоне окон

Расстояние между двумя соседними скважинами из условия обеспечения нормальной работы грунтовых теплообменников должно составлять не менее 5м. По возможности этот интервал лучше увеличивать. При меньшем расстоянии, в случае большой потребности в тепловой энергии, при работе тепловых насосов между соседними скважинами возможно промерзание грунта и образование так называемых «линз холода». Лучшее решение – использование единой комбинированной системы отопления-охлаждения. В этом случае в зимнее время грунт используется как источник низкопотенциальной тепловой энергии и при этом захолаживается; в летнее время, наоборот, за счет закачивания теплоносителя в скважины снимаются теплоизбытки в помещениях, а грунтовый массив вокруг скважин при этом подогревается, тем самым подготавливаясь к следующему отопительному сезону. В этом случае риск замораживания грунтового массива существенно уменьшается. Исследования температурных режимов грунтовых массивов проводятся во многих странах. В России эти исследования уже много лет проводит Г. П.


29 Васильев, их результаты неоднократно публиковались, они обобщены в диссертационной работе Г. П. Васильева (5). Исследования показали, что в почвенно-климатических условиях большей части территории России грунт, температура которого понижается в течение отопительного сезона, к началу следующего отопительного сезона не успевает восстановить свой температурный потенциал. К началу каждого следующего отопительного сезона температурный потенциал грунтового массива еще больше понижается, однако это понижение носит экспоненциальный характер. К пятому году эксплуатации грунтовый массив выходит на температурный режим, близкий к периодическому. Иначе говоря, начиная с пятого года эксплуатации, многолетнее потребление тепловой энергии из грунтового массива сопровождается периодическими изменениями его температуры. Таким образом, при проектировании теплонасосных систем теплоснабжения представляется необходимым учет падения температур грунтового массива, вызванного многолетней эксплуатацией системы теплосбора, и использование в качестве расчетных параметров температур грунтового массива, ожидаемых на 5-й год эксплуатации.

Узел подключения грунтовых теплообменников в здании администрации поселка Птичное

В комбинированных системах, используемых как для тепло-, так и для холодоснабжения, температурный режим грунтового массива поддерживается естественным образом: в зимнее время, когда требуется теплоснабжение, происходит охлаждение грунтового массива, а в летнее, когда требуется холодоснабжение, происходит, наоборот, нагрев грунтового массива, то есть в данном случае грунтовый массив можно рассматривать как своеобразный аккумулятор тепловой энергии. В системах с вертикальными грунтовыми теплообменниками при отборе тепловой энергии температура грунта вокруг грунтового теплообменника понижается. На понижение температуры влияет как особенности конструкции теплообменника, так и режим его эксплуатации. Например, в системах с высокими величинами отводимой тепловой энергии (несколько десятков ватт на метр длины теплообменника) или в системах с грунтовым теплообменником, расположенным в грунте с низкой теплопроводностью (например, в сухом песке или сухом гравии), понижение температуры будет особенно заметным и может привести к замораживанию грун-

№ 2 (5) / 2012

тового массива вокруг грунтового теплообменника. В одном из рассматриваемых объектов, а именно в офисном здании компании-застройщика, помимо теплонасосных установок система теплоснабжения включала в себя солнечный коллектор. Коллектор был устроен простейшим образом – по длинной стороне здания были наварены обычные стальные водогазопроводные (ВГП) трубы. В летнее время теплоноситель, подогретый в этом простейшем коллекторе теплотой солнечной радиации, закачивался в грунтовые теплообменники, тем самым грунтовый массив разогревался, то есть по сути происходило накапливание низкопотенциальной тепловой энергии. К началу отопительного периода удавалось подогреть окружающий грунтовый массив до температуры +14°С – это достаточно высокая температура. Затраты энергии при этом были минимальными – только на циркуляцию теплоносителя, то есть электрическая энергия на привод циркуляционных насосов. Такое решение позволило за счет накопления тепловой энергии избежать угрозы замораживания грунтового массива вокруг теплообменника в течение всего отопительного сезона. В коттеджном поселке площади позволяли нормально разместить скважины даже с учетом удвоения их количества относительно первоначально запланированного числа. Здание администрации поселка Птичное расположено на относительно небольшом участке. При бурении скважин на этом участке оказалось, что в данной местности известняки располагаются очень близко к поверхности грунта, на глубинах около 15 м. При столь мелких скважинах потребовалось значительно увеличить их количество; в окончательном варианте удалось, при условии сохранения пятиметрового интервала между скважинами, пробурить 72 скважины. Размещение столь большого числа скважин на относительно небольшом участке при условии сохранения приемлемого интервала между соседними скважинами составило достаточно трудную задачу. Часть скважин в итоге была пробурена даже непосредственно под зданием. Если близкое расположение известняков к поверхности дополнительно усложнило задачу, то другая местная особенность, наоборот, несколько облегчила задачу. Дело в том, что после установки грунтовых теплообменников пространство в скважине заполняется какими-либо теплопроводящими материалами. В данном случае оказалось, что составляющие грунт юрские глины непосредственно после операции по бурению образуют пульпу, которая сама заполняет скважину. Требовалось лишь опустить в скважину грунтовый теплообменник (геозонд), а далее за короткое время (около пяти минут) скважина заполнялась пульпой без каких-либо действий со стороны рабочих. После этого геозонд уже невозможно было извлечь. Требовалось лишь успеть поместить геозонд в скважину в интервал не более десяти минут от момента окончания бурения. Более того, поскольку при бурении скважин в этом случае не требовалось проводить каких-либо мероприятий по их обсадке, это тоже снизило стоимость проекта.

www.tn.esco.co.ua


30

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

Геозонд представляет собой двойной U-образный грунтовый теплообменник. Это четыре трубы, выполненные из полиэтилена низкого давления (ПНД), соединенные специальным наконечником. К наконечнику подвешивается груз, облегчающий опускание геозонда в скважину. Две трубы являются подающими, две обратными. Возможны и другие варианты исполнения грунтовых теплообменников. Например, трубы из сшитого полиэтилена (PEX) являются более дорогими, но и более устойчивыми к внешнему воздействию. Например, в условиях сейсмических воздействий трубы из PEX легко восстанавливают свою форму при колебаниях грунта. Трубы из ПНД более хрупкие, однако в условиях Подмосковья их применение, с учетом более низкой стоимости, вполне оправдано, тем более, что все грунтовые теплообменники располагаются на закрытой охраняемой территории, доступ на которую посторонних лиц и проведение несанкционированных земляных работ затруднены. Опыт эксплуатации тепловых насосов в здании администрации В здании администрации поселка Птичное установлен один тепловой насос. Для надежности можно было бы предусмотреть резервирование, однако по экономическим соображениям от этого варианта было решено отказаться. На случай выхода из строя теплового насоса либо контура грунтовых теплообменников предусмотрен аварийный электрический водонагреватель. Этот водонагреватель может быть включен в работу также в том случае, если при экстремально низких температурах наружного воздуха мощность теплового насоса окажется недостаточной для покрытия отопительной нагрузки. Однако эксплуатация в первый отопительный сезон пока не подтверждает необходимости такого догрева посредством электроводонагревателя. Достаточно низкие температуры наружного воздуха в декабре 2009 года и в январе 2010 года, до –25°С и ниже, показали, что в помещениях здания администрации поселка Птичное удавалось уверенно поддерживать температуру внутреннего воздуха на уровне +18...+20°С. Расчетные температуры в подающей и обратной магистрали контура напольного отопления составляли соответственно +35 и +30°С (Δt = 5°С). Такой маленький перепад был выбран по соображениям увеличения теплосъема с единицы площади «теплого пола». Здесь свою роль сыграло еще и то обстоятельство, что, имея все же ограниченный опыт эксплуатации теплонасосных систем в местных климатических условиях, проектировщики подобрали тепловой насос с достаточно большим запасом мощности. При запуске в эксплуатацию в ноябре 2009 года температура теплоносителя в подающей магистрали контура грунтового теплообменника составляла +8°С, за ноябрь упала до +5°С и стабилизировалась на этом уровне. В настоящее время (конец января 2010 года), в условиях достаточно низкой температуры наружного воздуха (–20°С и ниже) температура теплоносителя в подающей магистрали контура грунтового теплообменника (тем-

пература источника) уверенно держится на уровне +4...+5°С. Температура обратного теплоносителя в контуре грунтового теплообменника опускается почти до нуля. Рассматривался вопрос об использовании в качестве теплоносителя незамерзающей жидкости (антифриза), однако по итогам всестороннего изучения вопроса было решено использовать обычную воду, но быть готовыми добавлять антифриз в случае необходимости. Пока в ходе эксплуатации необходимости в этом не возникает. Теплоноситель подогревается посредством теплового насоса до температуры +54°С. Именно такая температура поддерживается в бакеаккумуляторе. Требуемая в контуре напольного отопления температура +35°С устанавливается за счет подмеса обратного теплоносителя. Тепловой насос работает не постоянно: он включается в работу в случае, когда температура теплоносителя в баке-аккумуляторе падает ниже определенного значения. В этих условиях коэффициент преобразования теплового насоса составляет примерно 4,4. Поскольку для грунтовых массивов характерны запаздывания температурных изменений, окончательно судить об эффективности эксплуатации можно будет только в конце отопительного сезона, в марте-апреле. Именно в этот период температура окружающего теплообменники грунтового массива достигнет минимального значения. По расчетам, в начале отопительного сезона коэффициент преобразования должен составлять 5, а к концу, по мере захолаживания грунтового массива, опускаться до 4. В настоящее время расчетные значения подтверждаются в ходе эксплуатации. 1. См. статью Г. П. Васильева и Н. В. Шилкина «Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах» («АВОК», 2003, № 2). 2. См. статью Г. П. Васильева «Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2» («АВОК», 2002, № 4). 3. См. статью Г. П. Васильева и Н. С. Крундышева «Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области» («АВОК», 2002, № 5). 4 .См. книгу В. Н. Богословского, А. Н. Сканави «Отопление» (М., 1991), а также СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». 5. Г. П. Васильев. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли / Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. – М. : МГСУ, 2006. Источник: www.energosber.info


31

Опыт компании MITSUBISHI ELECTRIC по внедрению тепловых насосов на юге России Рынок тепловых насосов в России появился совсем недавно. Этому способствует как общее удорожание энергоресурсов, так и появление более производительного и эффективного оборудования, а также приход на российский рынок крупнейших производителей такого рода техники.

Рассмотрим типичную для нашей страны ситуацию: небольшой населенный пункт — поселок или село, в котором отсутствует магистральный газ. Отопление либо печное, либо электрическое. Первое подходит для частных домов, более крупные объекты так отапливать сложно да и небезопасно с противопожарной точки зрения. А тратить электричество на обогрев в соотношении 1:1 очень дорого. В селе Чернушка Фроловского района Волгоградской области живет всего 160 человек, 57 из них — дети. Школа в селе совсем небольшая, зато новая и уютная. Одна проблема: отапливаться электричеством школе не по средствам. Газопровод — в сорока километрах от села, тянуть газ дорого и долго. Угольная котельная не надежнее работающего в ней кочегара: «вышел из строя» кочегар — встала котельная, дети разошлись, радиаторы полопались.

программа софинансирования, которая включает в себя модернизацию отопления и горячего водоснабжения школ, больниц и других учреждений. Компания Mitsubishi Electric предложила области свое решение поставленной задачи: тепловой насос семейства ZUBADAN. На нем и решили остановиться. На сегодняшний день только в этом регионе более 200 субъектов готовы заменить радиаторы на внутренние блоки тепловых насосов, вопрос лишь в финансировании.

Так что выбор способа модернизации системы отопления в школе оказался непростой задачей. Тут необходимо пояснить, что в Волгоградской области инициатором внедрения энергосберегающих мероприятий и технологий выступает Комитет жилищно-коммунального хозяйства области, взявший курс на внедрение автономных и индивидуальных отопительных систем. Была разработана

№ 2 (5) / 2012

www.tn.esco.co.ua


32

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

Но вернемся в небольшую сельскую школу в Чернушке. Проектировала и монтировала новую систему отопления для нее волгоградская инженерная компания «ТеплоТехМонтаж», она же занимается обслуживанием оборудования. Семь наружных блоков тепловых насосов ZUBADAN типа «воздух — воздух» теплопроизводительностью 7х11,2 кВт были установлены в школе еще в 2008 году и все эти годы успешно снабжают школу теплом через канальные внутренние блоки (их тоже семь). Нагретый воздух через воздуховоды подается в каждое помещение, всасывание происходит в коридоре школы. Прежде чем попасть на рынок, тепловой насос ZUBADAN два года испытывался в условиях сурового климата острова Хоккайдо и Скандинавии. Нижний предел диапазона рабочих температур насоса — –25°С, кратковременный предел — –28°С, но в реальности насос продолжает работу до –36°С, хотя коэффициент преобразования снижается. В Чернушке такие морозы — редкость. Вплоть до –25°С тепловой насос работает в штатном режиме с высоким COP (чуть выше 3) и почти без обмерзания наружных блоков. При обычной для Волгограда зимней температуре от –10 до 0°С насос в состоянии выдавать воздух с температурой до +40°С, а самое главное — при перерыве в энергоснабжении оборудование не пострадает даже в очень суровый мороз, и при подаче электричества школа быстро прогреется вновь. Тепловой насос использует озонобезопасный фреон R410A, имеет весьма низкий уровень звукового давления — всего 53 дБ. Кроме того, максимальная длина магистрали (75 м) позволяет разместить наружные блоки подальше от детских ушей. Все это стало возможно благодаря

двухступенчатому компрессору, системе промежуточного охлаждения паров хладагента, а также мощной системе автоматического регулирования параметров. Немаловажно и то, что тепловой насос, в отличие от газовой котельной, не подлежит регистрации в надзорных органах. Повторимся, уже около 200 субъектов в одной только Волгоградской области хотят перейти на оборудование типа ZUBADAN. Даже недостаток финансирования со стороны государства не помешал компании Mitsubishi Electric смонтировать в Волгоградской области тринадцать различных систем на основе тепловых насосов, в основном на самых что ни на есть социальных объектах: школах, домах культуры, спортзалах, училищах. Всего же по России с помощью ZUBADAN к 2010 году отапливается более 400 объектов.


33

Открытым пока остается вопрос об окупаемости тепловых насосов, однако в данном случае с этим полный порядок: гарантийный срок на ZUBADAN составляет 3 года, нормативный срок службы — 13 лет. За десять лет при постоянно растущих ценах на электричество насос окупит себя с лихвой, реальный же срок окупаемости по сравнению с электропотреблением — не более пяти лет, в ряде случаев — два-три года. Стоимость земляных работ и установки грунтового коллектора в традиционных системах «вода–воздух» по-прежнему высока, а фирм, способных квалифицированно выполнить

подобный монтаж, немного. ZUBADAN никакого грунтового коллектора не требует, используется низкопотенциальная теплота окружающего воздуха. В компании Mitsubishi Electric уверены: распространение тепловых насосов ZUBADAN в России (по крайней мере, на ее юге) идеально отвечает взятому нашей страной курсу на энергосбережение. Правда, бюджетникам тут без помощи кредитных организаций и целевых программ никак не обойтись. Но прокладывать газ все равно будет дороже. Источник: www.unido-russia.ru

Опыт применения воздушных тепловых насосов Octopus в климатических условиях Киева Суровость климата не является ограничением для применения современных воздушных тепловых насосов. К примеру, в Скандинавских странах или странах Прибалтики и мн.др., которые совсем не отличаются мягким и теплым климатом, они наиболее широко востребованы, а их доля в общем объеме рынка увеличивается быстрыми темпами (согласно статистике по продажам тепловых насосов, опубликованной на сайте ЕНРА). Целесообразность использования воздушных тепловых насосов в странах с холодными климатическими условиями подтверждается не только многолетней практикой, но и испытаниями тепловых насосов, которые регулярно проводятся исследовательскими организациями и производителями, как в Европе, так и в США. По данному вопросу написано достаточно много статей. Но самым ценным всегда является опыт. В данном разделе мы попытались продемонстрировать наш собственный успешный опыт эксплуатации воздушного теплового насоса в офисном здании (частный дом площадью 240 кв.м.) на про-

№ 2 (5) / 2012

тяжении двух отопительных сезонов (2009/2010 и 2010/2011). В помещении постоянно поддерживалась температура 22°С. В качестве отопительных приборов использовались фанкойлы и радиаторы. Были использованы два инструмента – термометр и пирометр. На данных фотографиях Вы увидите температуру наружного воздуха и температуру хладоагента R290, который циркулирует между испарителем и компрессорно-конденсаторным блоком. Между этими температурами существует дельта, что и позволяет всегда получать тепло из наружного воздуха. Температура кипения хладоагента R290 составляет -42,1°С, что даже в зимние морозы позволяет извлекать тепло из окружающего воздуха для обогрева помещения (при этом температура хладоагента в испарителе не является константой). По сравнению с такой температурой хладоагента наружный воздух оказывается теплее (даже если на термометре -30ºС).

www.tn.esco.co.ua


34

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

Кроме того, фото являются отличной иллюстрацией того, что тепловой насос продолжает эффективно работать даже тогда, когда испаритель покрывается слоем инея (даже довольно большой

толщины). И как видно, толщина инея на испарителе зависит главным образом не от температуры наружного воздуха, а от его влажности.

Источник: www.octopus.ua


35

Казахстан: введен в эксплуатацию один из крупнейших объектов с воздушными тепловыми насосами на территории СНГ В Казахстане реализован крупнейший на территории СНГ объект с тепловой мощностью 0.9 МВт на базе воздушных тепловых насосов Octopus. Воздушные тепловые насосы Octopus имеют широкую географию своего применения. Это не только страны Европы. Это также и некоторые Евразийские страны. Примером этого служит Казахстан. В 2009 году на предприятии, которое разрабатывает урановое месторождение Семизбай, расположенное на стыке Североказахстанской и Акмолинской областей Казахстана, были установлены и введены в эксплуатацию тепловые насосы Octopus с целью теплоснабжения общежития для рабочих. На данном объекте система отопления состоит из тепловых насосов OCTOPUS IS 81 (30 шт.) и напольного отопления OPTIHEAT. Установка данной системы позволила сэкономить более 75% затрат на отопление. Заказчик выбрал тепловые насосы Octopus из-за ряда уникальных характеристик, присущих только тепловым насосам данного производителя (шведской компании Octopus АВ): 1. Способность нормально работать при температурах воздуха до -42°С; 2. Отсутствие сложных монтажных и пусконаладочных работ; 3. Высокая надежность и низкие эксплуатационные затраты. Важно сказать и о климате Казахстана. Его отличительными характеристиками являются резкая континентальность и неравномерное распределение природных осадков. Зима в Казахстане холодная и продолжительная на севере и умеренно мягкая на юге. Средняя температура января варьируется от −18 °С на севере до −3 °С на юге. Применение тепловых насосов Octopus в Казахстане стало еще одним примером его эффективной работы в условиях достаточно холодного климата.

Источник: www.passivehouse.ua

№ 2 (5) / 2012

www.tn.esco.co.ua


36

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СФЕРЕ ТЕПЛОНАСОСНОЙ ТЕХНИКИ

Решения Emerson Climate Technologies: Установки кондиционирования воздуха с непосредственным кипением хладагента Задачей данной статьи является объяснение преимуществ регулирования производительности в установках кондиционирования воздуха, оборудованных испарителями с непосредственным кипением хладагента. Каждая система анализируется с точки зрения эффективности и обеспечения комфортных условий жизнедеятельности. Рассматривается как эффективность контура хладагента, так и энергия, затрачиваемая на перемещение воздуха приточными вентиляторами установки кондиционирования. Регулирование производительности до 10% от номинального значения, возможное с применением спиральных компрессоров Copeland Digital Scroll, позволяет обеспечить превосходное соответствие нагрузке для одной или нескольких установок кондиционирования воздуха, объединенных в единую систему, и оптимизировать энергопотребление/комфорт. Существует несколько видов систем для обеспечения комфортных условий (охлаждение и/или нагрев). Каждая система обладает специфическими преимуществами и характеристиками, и ее выбор основывается на размере здания (жилое, малое коммерческое, коммерческое и т. д.), на типе (новое, после ремонта, энергоэффективное и т. д.), географическом положении и местных особенностях и т. д. Охлаждение/нагрев помещения осуществляется с применением какой-либо промежуточной среды: вода, хладагент или воздух. В случае использования воды для обеспечения комфортных условий наиболее широко применяемыми приборами являются радиаторы (только для отопления), фэнкойлы (охлаждение и/или нагрев), распределительные коробки системы горячего водоснабжения, кассетные блоки. Все обозначенное выше обеспечивает рациональные затраты с хорошими возможностями для управления. Когда применяются системы с непосредственным кипением хладагента, мы имеем в виду VRF-системы (Variable Refrigerant Flow — переменный расход хладагента) с несколькими испарителями, устанавливаемыми внутри помещения. Данные системы обеспечивают худшее качество обработки воздуха, трудность при его осушении, частые обязательные проверки на утечку хладагента — 1, 2 или 4 раза в год в зависимости от заправки- и требуют профессионального монтажа трубопроводов. С другой стороны, использование обработанного воздуха в качестве среды для обеспечения комфортных условий позволяет получить лучшее качество воздуха в помещении и возможность использования рекуперации тепла за счет вытяжного воздуха. Большинство установок кондиционирования воздуха устанавливаются совместно с чиллерами и/ или бойлерами для использования воды с соответствующей температурой в фэнкойлах нагрева/охлаждения. Системы непосредственного кипения хладагента в насто-

ящее время не очень широко распространены из-за трудностей с обеспечением эффективного регулирования производительности и постоянной температуры приточного воздуха. Действительно при работе расширительного вентиля (компрессор (компрессоры) включен) получается широкий ряд разнообразных по значению температур приточного воздуха и, как следствие, плохое обеспечение комфортных условий. Это применение сегодня ограничено установками с постоянными требованиями по нагрузке, когда обеспечение комфортных условий не является приоритетом. Сегодня технология регулирования производительности Copeland Digital Scroll позволяет разработать установки кондиционирования воздуха с непосредственным кипением хладагента с оптимальным поддержанием температуры приточного воздуха и расхода. Возможность регулирования холодо- и/или теплопроизводительности и, кроме того, расхода воздуха значительно снижает энергопотребление всей установки. Технология Copeland Digital Scroll позволяет обеспечить плавное регулирование производительности от 10 до 100% и предназначена для создания энергоэффективных систем. Одноконтурные установки кондиционирования воздуха Для обеспечения охлаждения установки кондиционирования воздуха обычно используются совместно с чиллерами. Охлажденная вода циркулирует в трубопроводной системе при помощи насоса, через 2 и 3 ходовые клапаны она проходит через теплообменник охлаждения и затем возвращается в чиллер, контур оборудован буферной емкостью для снижения количества пусков компрессора (рис.1). Для тех же применений, но при использовании модуля с непосредственным кипением хладагента, в системе не требуется установка водяного насоса, буферной емкости и промежуточного теплообменника. Испаритель расположен непосредственно в установке кондиционирования воздуха, что ве-

Рисунок 1.


37 дет к значительному снижению капитальных затрат. Регулирование производительности в традиционных установках кондиционирования воздуха с непосредственным кипением хладагента может осуществляться только по принципу «включено — выключено». Вентилятор или компрессор может обеспечить этот тип регулирования. Если нагрузка низкая, компрессор будет включаться/выключаться очень часто, из-за чего температура приточного воздуха будет изменяться в широком диапазоне. Если регулирование осуществляется путем включения/выключения вентилятора, минимальные требования к количеству подаваемого воздуха не могут быть выполнены. В обоих случаях обеспечение комфортных условий будет низким. Если требования к уровню комфорта не могут быть снижены, то установка компрессора с непрерывным регулированием производительности становится обязательной. В этом случае Copeland Digital Scroll представляет собой предельно простое, дешевое и надежное решение (рис. 2).

духа) может значительно изменяться в зависимости от числа людей в обслуживаемом помещении. И в этом случае регулирование производительности должно и может обеспечить экономию электроэнергии.

С возможностью снижения производительности до 10% от номинального значения, Copeland Digital Scroll является технологией регулирования, позволяющей снизить до минимума холодопроизводительность системы, тем самым позволяя уменьшать расход воздуха, только если это действительно необходимо. Широкий диапазон изменения нагрузки проявляется очень часто весной и осенью, когда утром необходимо отапливать помещение, а днем охлаждать. Регулирование может быть осуществлено с помощью компрессора Digital Scroll путем обеспечения температуры и расхода воздуха в соответствии с потребностями. Это означает значительную экономию электроэнергии, потребляемой вентиляторами, и более эффективную работу системы при частичной нагрузке. Например, установка кондиционирования воздуха с электродвигателем вентилятора 10 кВт будет потреблять только 1,2 кВт, если расход воздуха уменьшится вдвое (двухскоростной электродвигатель). Общая эффективность системы также повышается за счет отсутствия водяного насоса и отсутствия потерь в буферной емкости.

Размещение компрессора в блоке смешения воздуха является простым решением. Поэтому теплообменник для нагрева (конденсатор) располагается в блоке приточного воздуха установки кондиционирования.

Двухконтурные установки кондиционирования воздуха и рекуперация тепла Двухконтурные установки кондиционирования воздуха широко распространены; они очень эффективны за счет возможности работы в режиме естественного охлаждения в переходном периоде с обеспечением высокого качества подаваемого в помещение воздуха. Их отрицательной стороной является то, что в течение периода, где требуется только отопление или охлаждение, система будет удалять теплый/холодный вытяжной воздух и получать свежий и холодный/ теплый воздух с помощью установки кондиционирования (рис.3). В зависимости от кратности циркуляции число «потерянных» кВт∙ч электроэнергии может быть весьма значимым. Кратность циркуляции ( % свежего воз№ 2 (5) / 2012

Контур хладагента, оборудованный компрессором Copeland Digital Scroll, может устранить проблему регулирования и обеспечить простую рекуперацию тепла (рис.4). Теплота отбирается от вытяжного воздуха перед его выбросом и передается свежему воздуху, предварительно нагревая его. В зависимости от размера и требований система может использоваться не только как система рекуперации тепла, но и в качестве теплового насоса. Тепловой насос типа «воздух — воздух» обладает значительными преимуществами при отсутствии цикла оттайки за счет использования всегда теплого воздуха. Это еще одно преимущество по сравнению с традиционными тепловыми насосами типа «воздух — воздух».

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

www.tn.esco.co.ua


38

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СФЕРЕ ТЕПЛОНАСОСНОЙ ТЕХНИКИ

Как и для первого случая, для данной конфигурации расход воздуха может быть снижен до минимума при условиях частичной нагрузки, тем самым предоставляя значительную экономию также при работе приточного вентилятора. В течение всего холодного периода воздушный фильтр защищен от замерзания без отсутствия необходимости в установке дополнительного теплообменника нагрева. Двухконтурная установка с раздельными контурами притока и вытяжки В некоторых случаях каналы приточного и вытяжного воздуха располагаются в разных местах. В этом случае рекуперацию теплоты вытяжного воздуха осуществить трудно. Для этого требуется установка промежуточного контура между теплообменниками приточного и вытяжного воздуха и, кроме того, буферной емкости, насоса и использование раствора гликоля в качестве теплоносителя (рис.5). Системы с водяным контуром обычно требуют установки больших теплообменников, и эффективность их в любом случае ограничена приблизительно 75% из-за потерь в трубопроводах и разницы температур в теплообменниках. Замена водяного контура контуром хладагента с компрессором Copeland Digital Scroll может улучшить общую эффективность использования контура в качестве теплового насоса с высоким COP при отсутствии необходимости в оттайке (рис. 6). Установки кондиционирования воздуха со 100% рекуперацией теплоты Установки кондиционирования воздуха с пластинчатыми теплообменниками/рекуперацией теплоты становятся все более популярными. Они очень просты с точки зрения конструкции и обслуживания (рис.7). В типовых коммерческих применениях эффективность рекуперации составляет около 75%. Как и в предыдущем случае, внедрение контура хладагента с компрессором Copeland Digital Scroll позволит повысить эффективность рекуперации и приблизить ее к эффективности теплового насоса при высоких значениях COP (рис.8). Система с несколькими раздельными установками кондиционирования воздуха Несколько установок кондиционирования воздуха могут быть подключены непосредственно к компрессорноконденсаторному агрегату на базе компрессора Copeland Digital Scroll (рис.9). Регулирование производительности с применением цифрового компрессора позволяет обеспечить превосходное

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Рисунок 7.


39 соответствие нагрузке, требуемой общим числом различных установок кондиционирования воздуха. Поскольку минимально возможная производительность составляет 10 % от номинала, каждая установка кондиционирования воздуха может управляться индивидуально как по производительности, так и по расходу воздуха. Компрессорноконденсаторный агрегат на базе компрессора Digital Scroll позволяет обеспечить необходимую производительность в любое время в соответствии с требованиями системы.

агрегаты на базе данных компрессоров являются простыми как при монтаже, так и в обслуживании. Все вышеперечисленные особенности позволяют уменьшить количество агрегатов для систем с несколькими испарителями, а также повысить надежность системы за счет уменьшения количества пусков и остановок компрессора.

Технология Copeland Digital Scroll сразу улучшает эффективность работы оборудования за счет отличной работы в режиме частичной нагрузки. Это является огромным преимуществом для конечных пользователей, учитывая, что большинство оборудования переразмерено и работает в основном в режиме частичной нагрузки большее время (рис.10). Что предлагает Emerson Climate Technologies? Полную линейку компрессоров Digital Scroll для работы с R410A и R407C, от 8 до 39 кВт (от 26 до 78 кВт при использовании в тандеме). Агрегаты на базе цифровых компрессоров, оснащенных ресивером, готовые для подключения к конденсатору и/ или испарителю установок кондиционирования воздуха. Линейка от 20 до 36 кВт на R407C.

Особенности метода регулирования производительности, применяемого в компрессоре Digital Scroll, позволяют расширить возможности работы агрегата при глубоком изменении параметров приточного воздуха. Поскольку для компрессоров Digital Scroll не требуется сложной конструкции системы трубопроводов для обеспечения возврата масла и, кроме того, отсутствует необходимость в установке сложных электронных устройств и дополнительных компонентов,

Рисунок 9. Регулирование производительности оборудования 1,20 1,10 % от номинала

На базе компрессоров Digital Scroll можно создать простой агрегат для систем кондиционирования воздуха с плавной регулировкой производительности в диапазоне 10…100%, позволяющий обеспечивать быстрое соответствие требуемой нагрузке и поддержание температуры с точностью +/- 1 K, что позволяет конечному пользователю обеспечивать оптимальные условия комфорта. Другой важной особенностью агрегата на базе данных компрессоров является возможность работы при низких температурах конденсации, что обеспечивает высокую энергоэффективность, а экономия электроэнергии, потребляемой вентилятором данного агрегата, позволяет получить более высокие значения показателей сезонной эффективности.

Рисунок 8.

1,00 0,90 0,80

AHU без использованием цифрового компрессора

0,70 0,60

AHU с использованием цифрового компрессора

0,50 0,40

100

90

80

70 60 50 40 Процент нагрузки

30

20

10

Рисунок 10. Работа системы кондиционирования при частичной нагрузке

Источник: planetaklimata.com.ua

№ 2 (5) / 2012

www.tn.esco.co.ua


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


Magazine "Heat pumps", #5-2012  

Magazine about heat pumps

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you