heat pumps, #1-2012

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

Перспективы применения тепловых насосов для отопления и кондиционирования зданий и сооружений

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

Дайджест № 1 (4) / 2012

Тепловые насосы на службе систем горячего водоснабжения Полтавы

Тепловые насосы Mitsubishi

НовостиSystemair представляет новый европей-ский класс энергоэффективности IE2 4

Благодаря решениям Uponor новый центр Audi в Берлине сэкономит 90% энергии 5

Компания GREE освоила выпуск кондицио-неров на R290 (пропан) 5

Тепловые насосы ZUBADAN: сравнение с другими вариантами отопления 6

Новые тепловые насосы Toshiba Eco Cute на хладагенте CO2

8

Обзор мирового рынка тепловых насосов «воздух - вода» за 2010 год 8

Промышленный тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP 12

Тепловой насос LG назван лучшим в кате-гории инновационных систем обогрева 12

Тепловые насосы Lessar для систем ото-пления и горячего водоснабжения 13

Тепловые насосы Mitsubishi 15

АналитикаА. С. Клепанда, Н. Б. Чиркин, Е. В. Шер-стов. Тепловые насосы в системах тепло-хладоснабжения

17

С. В. Владимиров. Универсальный тепло-вой насос 21

ПолемикаПерспективы применения тепловых насо-сов для отопления и кондиционирования зданий и сооружений

23

Проекты применения тепловых насосов в странах СНГ

Тепловые насосы на службе систем горяче-го водоснабжения Полтавы 26

Тепловые насосы в жилых зданияхТехнология Zubadan: мультизональные VRF-системы City Multi G4 27

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

31

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

34

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫДайджест № 1 (4) / 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 «Тепло-вые 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 энер-госберегающих технологий «Энергия планеты», заслуженный энергетик Украины, почетный энер-гетик Украины, почетный энергетик СНГ,Киев, Украина.

Юрий Маркович Петин,генеральный директор ЗАО «Энергия», Новоси-бирск, Россия.

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

Редакция:Виктория Артюх, Алина Ждамирова, Александр Пруцков.

Адрес редакции:Украина, 69035, г. Запорожье, пр. Маяковского 11.

тел./факс: (+38061) 224-66-86e-mail: [email protected]

За достоверность информации и рекламы ответ-ственность 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.

4НОВОСТИ

Systemair представляет новый европейский класс энергоэффективности IE2

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

В Европейском союзе данный стандарт был осно-вой для норматива 2009/640/EU, который опреде-ляет минимальную допустимую эффективность для двигателей, выпускаемых на европейский рынок. С лета текущего года минимальным рекомендован-ным классом эффективности для этих двигателей является IE2 («высокий»).

Двигатели класса IE2 сочетают в себе преиму-щества более высокой эффективности с более про-должительным сроком службы. IE2 двигатели бо-лее эффективны даже при частичной нагрузке, что позволяет настроить оборудование для работы в оптимальном режиме. Дополнительно IE2 двигатели производят меньше шума и меньше нагреваются.

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

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

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

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

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

Источник: planetaklimata.com.ua

0,75 1,5 3

5,5 11

18,5 30 45 75 110

160

250

355

70

72

84

82

80

78

74

74

96

94

92

90

88

86

100

98

эфф

екти

внос

ть (%

)

мощность двигателя (кВт)

IE 1

IE 2

IE 3

5

№ 1 (4) / 2012 www.tn.esco.co.ua

Благодаря решениям Uponor новый центр Audi в Берлине

сэкономит 90% энергии

Объединенный центр автомобилей Audi в Берли-не был оснащен инновационными системами охлаж-дения, отопления и кондиционирования Uponor. По сравнению с традиционным оборудованием эконо-мия энергии от использования этих решений соста-вит 90%.

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

Объекту необходимо отопление при температу-рах ниже +15°C, а охлаждение – при температурах выше +26°C. Для управления климатом помещения были необходимы системы, учитывающие данную специфику и обладающие необходимым запасом прочности. Этим требованиям соответствовали тер-моактивные перекрытия Contec и система промыш-ленного радиаторного отопления, разработанная компанией Uponor.

Система термоактивных перекрытий Contec, предназначенная для отопления и охлаждения со-оружений общественного пользования, способна поддерживать комфортную температуру в здании. Специальные модули, вмонтированные в железо-бетонные перекрытия, попеременно аккумулируют ночную прохладу и дневное тепло, обеспечивая бесшумное и бесприточное регулирование темпе-ратуры в зависимости от времени суток и сезона. Для Audi Центра было изготовлено два железобе-тонных перекрытия общей площадью 2000 м2, в ко-торые были вмонтированы модули Uponor Contec.

Мощность системы составляет около 37 Вт/м2 (поток вниз) и около 30 Вт/м2 (поток вверх). Этого достаточно для поддержания установленной темпе-ратуры +15°C. Для дополнительного обогрева в от-дельных офисах были установлены сплит-системы кондиционирования и плоские конвекторы.

Система промышленного радиаторного отопле-ния Uponor, смонтированная в Audi Центре, охва-тывает площадь 1240 м2. Всего в здании было про-ложено 8270 метров труб из поперечно-сшитого полиэтилена Uponor PE-Xa. Дополнительная эко-номия энергии достигается в результате использо-вания центрального отопления в Берлине. Сочета-ние двух инновационных систем Uponor позволило значительно снизить потребление энергии в Audi-Центре и при этом добиться оптимального комфор-та.


Компания GREE освоила выпуск кондиционеров на R290 (пропан)

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

«Введенная в эксплуатацию линия по произ-водству сплит-систем на пропане, является выдаю-щимся пилотным проектом компании Gree, который способствует развитию технологических решений по защите окружающей среды, как на местном на-циональном уровне, так и в международном мас-штабе. Запуск производства кондиционеров на R290 ускорит темпы вывода из обращения фреона R22», - сказал Li Ganjie, заместитель министра За-щиты окружающей среды Китая на церемонии за-пуска производства новых кондиционеров Gree.

В церемонии пуска новой линии Gree также участвовали: директор Департамента международ-ного экономического сотрудничества Китая Wen Wurui, председатель совета директоров GREE Zhu Jianghong, президент GREE Dong Mingzhu, и не-сколько должностных лиц из Германии.

Согласно Монреальскому протоколу, вывод хла-дагента R22 из обращения должен будет завершен к 2030 году. Поиск учеными и технологами реаль-ной альтернативы R22 ведется уже на протяжении многих лет. Однако до настоящего времени этот вопрос продолжает являться одним из важнейших направлений работ исследовательских центров всех без исключения производителей систем кон-диционирования. В настоящий момент наиболее популярной альтернативой R22 на рынке является R410a. Хладагент R410a имеет практически нуле-вой потенциал на разрушение озонового слоя, од-нако, потенциал влияния на глобальное потепле-ние (GWP=1890) у R410a один из самых высоких из применяемых хладагентов. Европейская комиссия по защите окружающей среды уже рассматривает вопрос о запрещении продажи кондиционеров, ис-пользующих R410a, с 2018 года, и вывод данного хладагента из обращения с 2035 года.

6НОВОСТИ

Таким образом, хладагент R290 является, наря-ду с CO2, одним из самых безопасных хладагентов для окружающей среды. Пропан совсем не разру-шает озоновый слой (потенциал влияния на разру-шение озонового слоя ODP=0) и имеет очень низ-кий потенциал влияния на глобальное потепление (GWP=3). До настоящего времени использование R290 при создании кондиционеров ограничивала высокая степень воспламенения пропана. Компании Gree удалось обойти это ограничение. В конце 2008 года, хладагент R290, который разработала компа-ния GREE, прошел испытания в CHEAA (Китайская ассоциация производителей бытовой техники). Во второй половине 2010 года VDE (Международная электротехническая комиссия) вручила компании GREE первый в мире сертификат на производство фреона R290. Данный сертификат позволяет про-изводить и продавать кондиционеры на территории всех стран Евросоюза.

В строительстве новой линии по производству кондиционеров на R290 самым непосредственным образом участвовали профильные министерства Германии. Правительство Германии инвестировала в разработку и создание новой линии один милли-он Евро. Общий объем инвестиций составил более 15 миллионов Евро, производственная мощность новой линии более 100 000 кондиционеров в год. Данная производственная линия будет выпускать для поставок на рынок Европы следующие виды продукции: инверторные и неинверторные сплит-системы, оконные и мобильные кондиционеры, а также осушители воздуха.


Тепловые насосы ZUBADAN: сравнение с другими вариантами

отопления

В этой статье мы попробуем разобраться, в чем преимущества и возможные недостатки тепловых насосов «воздух — воздух», сравнить отопление с помощью теплового насоса Zubadan с другими ви-дами отопления.

Разумеется, тепловой насос «воздух — воздух» может быть установлен на любом объекте, однако в случае с Волгоградской областью здания, кото-рые отапливаются с помощью тепловых насосов Zubadan, имеют свои особенности. Чаще всего они расположены в деревнях, где нет смысла строить котельную с подведением к ней газа или постоян-ным подвозом топлива — ближайший газопровод в нескольких десятках километров, а грунтовые до-роги во время отопительного сезона проходимы только для гусеничных тракторов.

Отапливаться электричеством в наше время крайне дорого, к тому же лимиты, выделяемые шко-лам и другим социальным объектам, не позволяют расходовать электричество в требуемых объемах, а постоянная экономия означала бы температуру не выше +12 градусов, да и то лишь в классах — ко-ридоры не отапливались вовсе. От строительства электрокотельных заставил отказаться постоянный

рост тарифов на электроэнергию, сводящий на нет и без того небольшие преимущества такого реше-ния.

Пришлось искать иные варианты. Их, собствен-но, было немного: тепловые насосы «воздух — воз-дух», источником низкопотенциального тепла для которых служит атмосфера, и тепловые насосы «вода — воздух», перекачивающие тепло из непро-мерзающих слоев грунтовых вод. Надо отметить, что в то время, когда Комитетом по строительству и ЖКХ администрации Волгоградской области и ГУ «Центр энергоэффективности» велись поиски путей решения проблемы, на территории Урюпин-ского района Волгоградской области уже работали системы «вода — воздух»: тепловые насосы, уста-новленные на очистных сооружениях, использова-ли условно-бесплатную энергию канализационных стоков. Опыт эксплуатации таких систем показал их достаточно высокую эффективность, вот только бесплатные источники низкопотенциального тепла в деревнях отсутствовали. Размещение же теплооб-менников в грунте требует большого объема работ и серьезных затрат. Вариант, при котором можно было ограничиться бурением скважин, также не прошел — неглубокая скважина в данной местности не может рассматриваться как надежный источник тепла, а глубокое бурение связано со значитель-ными техническими и административными трудно-стями.

Тепловые насосы типа «воздух — воздух», такие как Zubadan, не имели этих недостатков. Правда, оставался открытым вопрос: способны ли эти си-стемы выступить в качестве единственного источ-ника тепла и покрыть 100 % потребностей объектов в тепловой энергии? Компания Mitsubishi Electric, производитель оборудования, утверждала, что те-пловому насосу Zubadan это по силам. В то время у нее уже имелся положительный опыт эксплуата-ции теплового насоса Zubadan в северных широтах, поэтому сомнений в том, что на юге те же насосы справятся еще лучше, не было. Опыт первого же года эксплуатации тепловых насосов на социаль-ных объектах подтвердил это.

Таблица, приведенная в этой статье, нагляд-но демонстрирует отличия тепловых насосов типа «воздух — воздух» от других систем отопления. Особое внимание стоит обратить на сравнение га-зовой котельной и системы на тепловых насосах. Практика показывает, что заказчики часто недоо-ценивают реальную стоимость газификации объек-та, в первую очередь — сложность и дороговизну процессов согласования с контролирующими ор-ганами. Простой расчет показывает, что на неко-торых, особенно на небольших объектах (до 300 кВт тепла), затраты на различные согласования и аттестации могут достигать 60 % стоимости всего проекта, причем платить за поднадзорное обору-дование приходится не единожды, а ежегодно. До-бавьте к этому эксплуатационные расходы, оплату труда персонала котельной — и итоговая сумма в разы превысит казавшуюся низкой сметную стои-мость, а цена высокоэффективных тепловых насо-сов Mitsubishi Electric уже не будет выглядеть за-облачной. Научившиеся в период кризиса быстро и точно считать деньги владельцы объектов ком-

7


мерческой недвижимости в городе, где в отличие от удаленных деревень газ вполне доступен, все чаще выбирают вместо газа именно тепловые насо-сы Mitsubishi Electric «воздух — воздух» — вот важ-ное доказательство экономической эффективности последних. Вопрос лишь в том, насколько тепловые насосы эффективны. Обратимся к цифрам. К приме-ру, за отопительный период упомянутая в прошлом номере школа в селе Каршевитое экономит около 30 000 кВт•ч из примерно 230 000 потребляемых ранее. При этом если раньше зимой в коридорах школы замерзали цветы, а в классах температура не поднималась выше +12 °C, то теперь там никог-да не бывает холоднее +16 °C.

Школа в селе Чернушка Фроловского района, от-апливавшаяся до установки тепловых насосов с по-мощью электрической котельной, потребляла 124 000 кВт•ч электроэнергии за весь отопительный период. Сейчас эта цифра составляет около 85 000 кВт•ч. При этом никаких проблем с обслуживанием системы нет, тогда как электрокотельная часто тре-бовала квалифицированного вмешательства.

Исчезла необходимость содержать эксплуатаци-онный персонал, все необходимое обслуживание производится раз в полгода специалистами сторон-ней компании. Стоимость обслуживания всех восьми агрегатов в школе с. Каршевитое — 30 000 рублей в год — две месячные зарплаты кочегара. Против-ники тепловых насосов часто говорят о высоком уровне шума таких агрегатов. Однако у теплового насоса Zubadan даже без всякой шумоизоляции эта характеристика соответствует нормам СанПиН, а с изоляцией и при грамотном монтаже тепловой на-сос шумит не громче небольшого вентилятора.

Есть у этого вида отопления и другие достоин-ства. Так, тепловые насосы размещаются прямо на стенах и потолках, их использование не требует ни отдельного помещения под котельную, ни склада топлива. А это дополнительная экономия — уже не денег, а площадей. Тепловые насосы исклю-чительно экологичны — они не производят непо-

средственных выбросов углекислого газа и оксидов азота, а благодаря применению в контурах тепло-вого насоса Zubadan озонобезопасных хладагентов еще и не наносят вреда озоновому слою. Установка Zubadan требует лишь прокладки коротких фрео-новых трасс и воздуховодов, монтировать радиатор в каждом помещении ни к чему, что актуально в условиях отсутствия у школы средств на космети-ческий ремонт.

Немаловажным для школ (да и любых других объектов) является и вопрос безопасности работы инженерных систем. И тут тепловые насосы выгля-дят наиболее привлекательным решением: при их работе нет ни открытого пламени, ни выхлопов, ни сажи, нет запаха дизтоплива, исключены утечка газа или разлив мазута. При понижении температу-ры до уровня –40 °С, когда занятия в школе отме-няются, работа может быть мгновенно остановлена и так же быстро возобновлена при нормализации температуры воздуха.

Еще один важный аспект. Котельная использу-ется только для отопления, в то время как тепловой насос может быть полезным и в период холодов, и летом, когда жара, особенно на юге нашей стра-ны, становится невыносимой. Школы летом чаще всего закрыты, но вот в больницах кондициониро-вание необходимо. Учитывая, что тепловые насо-сы Zubadan «по совместительству» также являются отличными кондиционерами, приходится признать — это не только самый эффективный и безопасный вариант, но еще и наиболее универсальный.

С учетом того, что новое оборудование должно потреблять энергию крайне экономно, можно сде-лать вывод, что тепловые насосы будут пользовать-ся все большей и большей популярностью. Мнение о тепловых насосах, как о дорогой и относительно бесполезной игрушке, устарело вместе с котлами советского производства и копеечными тарифами на газ. А уж при отсутствии газа тепловые насосы это и вовсе единственная разумная альтернатива.


Таблица. Сравнение различных вариантов системы отопления

Электро-отопление

Газовая котельная

Котельная на привозном топливе

ТН типа «вода - воздух»

ТН типа «воздух - воздух»

Капитальные затраты низкие большие большие большие средниеСтоимость эксплуатации низкая средняя высокая низкая низкая

Энергоэффективность крайне низкая высокая средняя высокая высокая

Цена тепла высокая низкая средняя низкая низкаяТребуются ли согласо-

вания нет да да да нет

Требуется ли экспл. персонал нет да да нет нет

Вред экологии средний средний высокийПожарная опасность средняя высокая высокая низкая низкаяУровень комфорта низкий высокий средний высокий высокий

Работа на охлаждение нет нет нет да да

8НОВОСТИ

Новые тепловые насосы Toshiba Eco Cute на хладагенте CO2

Японские производители один за другим запу-скают в производство тепловые насосы, исполь-зующие в качестве хладагента газ CO2. Вслед за компаниями Mitsubishi Electric, Sanyo, MHI, Hitachi и Panasonic продажи бытового теплового насоса на углекислом газе начала компания Toshiba-Carrier.

Тепловой насос Toshiba Eco Cute представляет собой адаптированную к CO2 версию теплового на-соса Toshiba Estia. В состав нового теплового насо-са от компании Toshiba входит накопитель на 370 литров воды. Тепловой насос Toshiba Eco Cute рас-считан на домохозяйства в 2-5 человек.

Из особенностей нового оборудования Toshiba можно отметить наличие устройства подключения к солнечным батареям, что увеличивает энергоэф-фективность теплового насоса Toshiba. Тепловой насос Toshiba Eco Cute уже продается в Японии по цене ¥895,650 (~ €7,350). Начало продаж в Европе еще не известно.


Обзор мирового рынка тепловых насосов

«воздух - вода» за 2010 год

Мировой рынок тепловых насосов типа «воздух - вода» (ATW) в 2010 г.По сравнению

с 2009 годом ми-ровой рынок те-пловых насосов «воздух-вода» увеличился в 2010 году на 24% и составил 1 238 500 единиц.

В 2010 году спрос на те-пловые насосы «воздух-вода» демонстрирует завидный рост. Как и в ситуации с VRF –система-ми, китайский рынок тепловых насосов «воздух-вода» вырос бо-лее чем в два раза, по сравнению, с европейским, и стал основным двигателем мирового рынка. Прак-тически большинство производителей кондиционе-ров в Китае заняли свою нишу в сегменте тепловых насосов. В дополнение к внутреннему рынку около 20% всех продаж составил экспорт. На выставке China Refrigeration в 2011 году (CR 2011), прово-димой в Шанхае в апреле 2011 г., многие местные компании продемонстрировали большее количество тепловых насосов «воздух-вода», преимуществен-но для производства горячей воды, чем в предыду-щие годы.

Несмотря на то, что Северная Америка обладает огромным рынком систем отопления, отопление с помощью горячей воды ограничивается определен-ными регионами в США. Тепловые насосы «воздух-вода» еще основательно не проникли на рынок. Пока предпочтение среди тепловых насосов отда-ется грунтовым насосам и насосам, использующим воду в качестве теплоносителя. Как и с рынком мини-сплит систем, потребуется какое-то время и некоторые усилия со стороны производителей, прежде чем тепловые насосы «воздух-вода» по-лучат широкое распространение на североамери-канском рынке. Впрочем, недавно компания Daikin, Mitsubishi Electric и еще несколько японских про-изводителей активизировали продажи, в то время как американские производители, включая Carrier, McQuay, General Electric и Rheem предлагали ги-бридные ATW–системы. На японском рынке водо-нагреватели Eco Cute, работающие на хладагенте CO2 установили рекорд продаж: 553 000 единиц в 2010 году.

Перемены, произошедшие в тепловых насосах типа «воздух-водаМоноблочные системыПервые тепловые насосы «воздух–вода» пред-

ставляли собой наружный блок теплового насоса и внутренний блок гидравлического модуля. Недав-но была разработана моноблочная система, содер-жащая в одном внешнем блоке два модуля. Таким образом, все главные компоненты водяного ото-пления, необходимые для системы, включая цирку-ляционный насос, расширительный бак, резервный калорифер и встроенный контроллер находятся в одном корпусе. Все это упрощает монтаж, ничуть не умаляя достоинств оригинальной системы. По-скольку весь холодильный контур теперь располо-жен во внешнем модуле, на месте требуется толь-ко выполнить монтаж водяных трубопроводов. В этом случае трубопровод хладагента не требуется, что означает отсутствие необходимости в квали-фицированном специалисте-холодильщике. Это сокращает не только время монтажа, но и расходы на него.

Инверторная технология и COPКоэффициент COP, то есть показатель энерге-

тической эффективности – это еще одна важная характеристика. Себестоимость теплового насоса «воздух-вода» выше, чем традиционной системы, работающей на ископаемом топливе, посколь-ку тепловой насос обеспечивает выигрыш по пе-риоду самоокупаемости главным образом за счет энергетической эффективности (COP). Системы

с инверторной технологией, широко применяе-мой в Японии, имеют по сравнению с неинвертор-ными системами на 30% более высокий СОР при полной нагрузке и на 40-50% более высокий СОР при частичной нагрузке. В то время как комнатные кондиционеры (RAC-системы) и другие кондицио-неры воздуха способны эффективно справляться с колебаниями нагрузки и соответствовать харак-теристикам, типичным для инверторного управле-ния, сегодняшние тепловые насосы «воздух-вода» пока не могут продемонстрировать такие качества. Модернизация тепловых насосов «воздух-вода» с прицелом на использование инверторной техноло-гии – это необходимость.

9


Пока в европейских испытательных центрах оценивается эксплуатационная эффективность те-пловых насосов «воздух-вода», необходимо учесть, что достигнуть нужно приемлемое значение COP не только во время эксплуатации при полной нагруз-ке, но также при промежуточной и низкой нагрузке, например, когда резервный калорифер работает в цикле размораживания. Другими словами, тепловой насос «воздух-вода» должен оцениваться в ситуа-циях, близких к реальным условиям эксплуатации.

Высокотемпературное водяное отоплениеТепловые насосы «воздух–вода» традиционно

подразделяются на три категории, в зависимости от температуры воды на выходе. Низкотемпера-турные установки обеспечивают температуру воды на выходе 50-59ºC, среднетемпературные агрега-ты - 60-69ºC, а высокотемпературные – от 70ºC и выше. Почти каждый производитель сначала выхо-дит на рынок с низкотемпературным тепловым на-сосом «воздух–вода». Такие агрегаты разработаны для напольного отопления и особенно популярны на европейском рынке строительства недвижимо-сти. Среднетемпературные и высокотемпературные установки, используемые для производства горя-чей воды и радиаторного отопления, скоро заменят прежние системы в бытовом секторе, и будут ис-пользоваться вместе с котлами.

Больше мощностьЯпонские производители активно продвигают

свой товарный ассортимент для соответствия мест-ным техническим условиям. В среднем мощность тепловых насосов, разработанных для дома на одну семью, варьируется от 6 до 16 кВт. Некоторые си-стемы включают технологии мульти-сплит конди-ционеров и VRF–систем, объединяющих в себе го-рячее водоснабжение.

Усовершенствования теплонаcосных системГибридные отопительные системыЯпонские производители, включая Mitsubishi

Electric, Daikin и Fujitsu General разработали тепло-вые насосы для экстремально-холодных климати-ческих зон. Такие агрегаты могут обеспечить и не-обходимый обогрев, и подачу горячей воды, даже когда температура окружающего воздуха очень низ-кая. Эти установки тепловых насосов гарантируют постоянную эксплуатационную эффективность при температуре наружного воздуха вплоть до –15ºC, и бесперебойную работу вплоть до –25ºC.

В общем случае эффективность тепловых насо-сов повышается, по мере того, как разница между температурой забранного тепла и произведенного становится все меньше. В холодном климате, как, например, в Северной Европе, где температура воздуха опускается до –40ºC, тепловые насосы «воздух-вода» не могут составить конкуренцию котлам. Чтобы скомпенсировать этот недостаток производители кондиционеров воздуха и произво-дители котлов принялись за разработку гибридных систем тепловых насосов «воздух-вода», которые при очень низкой температуре могут переключать-ся на работу газового теплового насоса. Гибридная система горячего водоснабжения также уже разра-ботана.

Системы «все–в–одном»Системы тепловых насосов «воздух - вода»

предлагают круглогодичное отопление, охлажде-ние и горячее водоснабжение в бытовом сегменте. Солнечные коллекторы дополняют производство горячей воды. Системы «все-в-одном» были раз-работаны благодаря достижениям в производстве гидроконтроллеров.

Коммерческое и промышленное применениеКоммерческие и промышленные тепловые насо-

сы для горячего водоснабжения постепенно разра-батывались для широкого диапазона применений, включающего в себя заведения общественного питания, школьные столовые, больницы, лечеб-ные учреждения, салоны красоты, отели, гости-ницы и банки. Также растет потребность в том, чтобы тепловые насосы заменили промышленные котельные. Для использования тепловых насосов в производственных линиях, требующих большого количества тепла, были разработаны системы те-пловых насосов производства горячей воды, кото-рые могут эффективно использовать отработанное тепло и снизить энергопотребление предприятия.

Лидирующие производители активно разраба-тывают собственные компрессоры для тепловых насосов. Раньше в тепловых насосах применялись только роторные и спиральные компрессоры, сей-час же насосы работают и на винтовых, и на цен-тробежных компрессорах.

Ключевые технологииЧто касается особых целей исследования, суще-

ствуют несколько областей для углубленных иссле-дований и разработок, включая более эффективные компоненты, снижение затрат и внедрение гелио-термальных технологий. Высокая сезонная эко-номичность и более широкий диапазон мощности могут быть достигнуты оптимизацией компонент-ной интеграции и улучшением конструкций тепло-вых насосов, а также их установки в специальных областях применения, включая вентиляционные системы. Другие улучшения включают автомати-ческое определение неисправностей, инструмен-ты диагностики, а также схему интеллектуального управления, которая может адаптировать работу в соответствии с изменяющимися нагрузками и опти-мизировать среднегодовую производительность.

Также необходимы интегрированные системы тепловых насосов, сочетающие в себе несколько функций, таких как, кондиционирование воздуха и нагрев воды, а также гибридные системы тепловых насосов, объединенные с другими энерготехноло-гиями.

В большинстве случаев исследования строятся на существующих технологиях; однако в некото-рых случаях они представляют собой новые под-ходы или технологии, которые можно было бы вне-дрить в тепловые насосы сейчас или в ближайшем будущем.

Будущее хладагентовКитай является основным рынком для водона-

гревателей ATW, где по-прежнему широко исполь-зуется хладагент R22. Правда, некоторые произ-

10НОВОСТИ

водители компрессоров стали выпускать модели, работающие на R417A; также на рынке присут-ствуют модели, работающие на R134a, способные нагревать воду до высоких температур. В Китае полным ходом идут исследования альтернативных хладагентов для кондиционеров воздуха, таких как R32 и R290 (пропан).

На японском рынке в бытовом секторе широко предлагаются водонагреватели Eco Cute, работаю-щие на хладагенте CO2. Для коммерческого сектора тепловых насосов основным хладагентом является R410A, хотя были уже выпущены модели, работаю-щие на CO2. Мультифункциональные системы те-пловых насосов для горячего водоснабжения также часто используют R410A.

В Европе тепловые насосы «воздух - вода» пре-имущественно работают на R410A. В связи с тем, что природоохранное законодательство в будущем станет еще строже, внимание промышленности сфокусировано на выборе альтернативного хлада-гента - CO2, R32 или т.п.

Европейский рынок тепловых насосовСогласно статистике Европейской ассоциации

тепловых насосов (EHPA) продажи тепловых на-сосов в Европе (грунтовые насосы и насосы, ис-пользующие воду в качестве теплоносителя (GSHP/WSHP), тепловые насосы «воздух-вода» и другие) в 2010 году подошли к отметке 456 144 единиц. Данная цифра говорит о снижении на 13% по срав-нению с 2009 годом, когда продажи составили 526 263 единиц. Несмотря на снижение, показатель вы-глядят неплохо по сравнению с 2007 годом, когда было продано всего 396 556 единиц.

Многие европейские регионы славятся холодным климатом, и на долю отопления и горячего водо-снабжения приходится более 80% расхода энергии. Потребляемая энергия на отопление в этих регио-нах превышает в 4-5 раз потребляемую энергию для этих целей в Японии. Северная Европа, рас-ходующая огромное количество энергии на ото-пление, рассматривается основным потенциальным рынком для систем тепловых насосов, которые мо-гут занять место котлов, работающих на керосине или газе. Если тепловые насосы получат широкое распространение в Европе, то в этом регионе суще-ственно снизится выброс CO2 в атмосферу.

Европейский Союз признает тепловые насосы в качестве источника возобновляемой энергии нарав-не с солнечной и ветровой энергией. Как результат, многие лидирующие страны, включая Францию, Швецию и Германию ввели льготные программы в качестве поощрения за установку тепловых насо-сов.

В январе 2011 года Европейская Комиссия по-ставила цель, чтобы к 2020 году технологии воз-обновляемой энергии обеспечивали не менее 20% всего производства энергии. Также было объявле-но, что фонд поддержки программ по источникам регенерируемой энергии будет увеличен в два раза и составит до 70 миллиардов (около 100,5 млрд. долларов США) евро в год.

Рынок тепловых насосов «воздух-вода» в 2010 году

В 2010 году экономика после кризиса, начав-шегося во второй половине 2008 года, восстанав-ливалась медленно. В Европе рост ВВП составил в 2010 году в среднем 2,1%. Ситуация в отдельных странах разнилась, а экономики Греции, Ирландии, Португалии и Испании столкнулись с серьезными проблемами. Рост ВВП в таких странах, как Швеция и Германия, напротив, был относительно устойчив. Спрос на тепловые насосы «воздух-вода» в Европе составил 206 000 единиц, что на 14% меньше, чем в предыдущем году. В частности, объем француз-ского рынка сильно уменьшился. Это произошло потому, что Франция является крупнейшим рынком насосов ATW в Европе, и падение спроса в этом ре-гионе спровоцировало падение во всей Европе.

Несмотря на то, что европейский рынок тепло-вых насосов «воздух-вода» подвергся временно-му сокращению, он готов увеличиться в будущем. Осведомленные лица предсказывают, что в бли-жайшее время рынок тепловых насосов «воздух-вода» ожидает подъем, как только экономический кризис пойдет на убыль, и возобновятся льготные программы и материальное стимулирование.

Обзор производителейПроизводителей тепловых насосов «воздух–

вода» можно разделить на две группы: произво-дители кондиционеров воздуха и производители котлов.

Большинство производителей кондиционеров воздуха – это азиатские компании, и лишь несколь-ко европейских. Японские производители, как, например Daikin, Mitsubishi Electric и Hitachi стали первыми азиатскими производителями, пришедши-ми на европейский рынок. Южно-корейские про-изводители, а именно LG и Samsung, разработали продукты технологии ATW в короткий промежуток времени, а китайские производители, включая Midea и Gree, следовали за ними по пятам.

Большинство азиатских производителей кон-диционеров воздуха продают системы ATW, соче-тающие в себе собственные внешние блоки кон-диционеров воздуха и внутренние гидравлические модули, и котлы местных производителей отопи-тельного оборудования. Чтобы увеличить продажи, эти производители кондиционеров воздуха также заключили договоры с местными производителями отопительного оборудования с целью реализации ATW –систем, используя собственные каналы про-даж кондиционеров воздуха. В дополнение к этому, в качестве способа укрепить продажи, послепро-дажное обслуживание и техническую поддержку своей продукции, они также заключили соглашения с офисами послепродажного обслуживания своих партнеров и обучили их специалистов по монтажу. Используя эту стратегию, азиатские производители кондиционеров воздуха укрепляют свои позиции для дальнейшего роста рынка ATW–систем.

Давно известные европейские производители котлов, включая Vaillant, Bosch и Atlantic, наме-рены расширить свои линейки тепловых насосов «воздух-вода».

11


Основные европейские производители тепло-вых насосов ATW включают в себя Stiebel Eltron, Aermec, Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus (Bosch), Junkers (Bosch), Vaillant, Viessmann, Weishaupt, Wolf, Baxi, De Dietrich, Ferroli и Clivet.

Новые дома в Европе отличаются хорошей изо-ляцией и эффективными радиаторами, что означа-ет, что тепловых насосов ATW, обеспечивающих на выходе температуру 55ºC для отопления и горячего водоснабжения, будет достаточно. Однако радиа-торы в старых домах и зданиях - это, как прави-ло, старые модели с худшими эксплуатационными данными, поэтому для них подойдут только высоко-температурные ATW–системы. Таким образом, по-требность в высокотемпературных установках в Ев-ропе, где существует огромное количество старых зданий, останется.

В последнее время рынок испытывает потреб-ность в тепловых насосах ATW с более широким диапазоном выходных температур и более разноо-бразными техническими характеристиками, а также сочетающиеся с другой продукцией производите-лей. Производители не могут ожидать увеличения продаж, если не будут диверсифицировать линей-ки своей продукции, чтобы отвечать различным по-требностям рынка. Также необходимо разработать модели тепловых насосов «воздух-вода» большей производительности в качестве замены жидкото-пливных котлов для горячего водоснабжения, кото-рые, в данный момент, преобладают на отопитель-ном рынке Европы.

Европейский рынок тепловых насосов в фазе ожидания

Европейский рынок тепловых насосов все еще находится в стадии преодоления тяжелых эконо-мических последствий. По сравнению с 2010 годом весь европейский рынок упал на 10%. Экономиче-ский спад, заметно сокративший развитие строи-тельного сектора в большинстве стран, является главной причиной падения спроса. Несмотря на то, что промышленность сейчас - это источник разоча-рований, индустрия тепловых насосов пребывает в относительно хорошем состоянии, по сравнению с солнечной энергетикой и индустрией систем малой мощности, работающих на биомассе, пострадавших за последние два года больше остальных. При этом необходимо отметить, что негативное развитие рынка характерно не для всей Европы. Некоторые регионы показывают рост или ежегодные продажи на стабильно высоком уровне.

В Европе технология тепловых насосов получила «зеленый свет» после того, как она была признана технологией возобновляемой энергии Европейской директивой по возобновляемым источникам энер-гии (Директива RES). Включение тепловых насо-сов в Директиву RES «открыло глаза» некоторым странам-членам ЕС. Тепловые насосы внезапно превратилась в возможное решение вопроса по обя-зательству увеличить долю источников регенери-руемой энергии. Рынок тепловых насосов в Велико-британии показал стремительное развитие - 18 480 единиц в 2010 году. Для сравнения, годовые про-дажи газовых котлов составили 1,6 миллионов. Од-

нако есть примеры национальных рынков, оказав-шихся на другой чаше весов. В 2010 году в Швеции было продано 127 574 тепловых насосов. Газовых и жидкотопливных котлов было продано на 2000 меньше. Более 90% теплогенераторов, проданных в Швеции в 2010 году, были отчасти тепловыми на-сосами. Наиболее важными причинами для значи-тельной разницы на национальных рынках Европы, среди прочих, являются экономические субсидии и общественное сознание. Шведское правительство на протяжении нескольких десятилетий постоян-но повышало налоги на ископаемые виды топлива. Повышения налогов, приносившие ощутимый фи-нансовый доход, легко объяснялись расходами на защиту окружающей среды. В то же время цена на электроэнергию удерживалась на достаточно низ-ком уровне, благодаря хорошему энергоснабжению и политическому давлению с целью предложения энергоемким отраслям (целлюлозной и стальной промышленностям) выгодных цен на электроэнер-гию. Из-за таких экономических ограничений ис-пользование тепловых насосов предполагает зна-чительное сокращение издержек по сравнению с традиционными жидкотопливными котлами. В не-скольких других странах правительства неохотно повышали налоги на ископаемое топливо, посколь-ку «топливная бедность» была и остается их глав-ной проблемой.

Теперь, однако, становится очевидным, что тех-нология тепловых насосов становится все более узнаваемой. Межправительственная группа экс-пертов по изменению климата (IPCC), а также Меж-дународное энергетическое агентство (IEA) под-черкнули важность эффективного использования электроэнергии во всех энергетических секторах. Отопление и охлаждение видятся как приоритет-ные области, где можно много сделать, а тепловые насосы – одна из самых важных технологий для решения задачи по ограничению глобального поте-пления. Эти заслуживающие доверия международ-ные институты имеют сильное влияние на органы, проводящие государственную политику. Но все же это, похоже, обернется конфликтом между государ-ственной политикой и международным убеждением. Европейская ассоциация электроэнергетических компаний Eurelectric, считает, что только меньшин-ство стран-членов Европейского союза будет широ-ко применять тепловые насосы к 2020 году. Некото-рым странам, перед которыми стоит цель увеличить количество источников возобновляемой энергии, предстоит пересмотреть свои планы по энергетиче-ской отрасли и произвести оценку того, насколько рационально использовать тепловые насосы. В ин-тересах этой индустрии лоббировать такие идеи на национальном уровне.

Европейские тенденцииОбщая тенденция показывает, что тепловые на-

сосы «воздух-вода» (ATW) имеют большую рыноч-ную долю по сравнению с грунтовыми тепловыми насосами. Главными причинами такой тенденции являются большие капиталовложения для систем с грунтовыми насосами, улучшенные качества и эф-фективность тепловых насосов «воздух-вода». Та-кая тенденция существует почти во всей Европе, за исключением северных стран, где в Швеции и Фин-ляндии наблюдается противоположная картина.

12НОВОСТИ

Общая стоимость инвестиций в грунтовые тепловые насосы в Швеции и Финляндии намного ниже, чем в остальной Европе. Это результат серьезного сопер-ничества среди относительно большого количества буровых компаний и либерального законодатель-ства по отношению к ним. В противоположность большинству буровых скважин в Европе, в Швеции и Финляндии не требуется заливка жидким раство-ром. Это значительно сокращает время и расходы. Коренная порода предлагает благоприятные усло-вия для бурения и высокую теплопроводность. В дополнение к этому, в Швеции предложена схема сокращения налогов для реновационных работ и работ, содействующих модернизации зданий. Сум-ма, на которую можно сократить расходы, зависит от стоимости каждого вида работ. Таким образом, льготные программы еще больше сокращают раз-ницу в цене между тепловыми насосами «воздух-вода» и грунтовыми системами.

Противоположную ситуацию можно наблюдать во Франции, где много лет существует подобная схема субсидий для тепловых насосов. Во Франции уменьшение налога зависит от цены на продукт. В результате в этом регионе главным образом ис-пользуются тепловые насосы «воздух-вода». По-скольку во Франции субсидии играют роль рычага движения рынка, а в последнее время их значи-тельно сократили, то страна потеряла свой статус сильнейшего рынка в Европе.

Национальные субсидии для тепловых насосов по-прежнему играют очень важную роль в инду-стрии. Внедрение новой схемы или ее отмена се-рьезно влияет на продажи. Влияние субсидий – это четкий индикатор того, что эта индустрия в боль-шинстве европейских стран находится в начальной рыночной фазе.


Промышленный тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP

Компания Mitsubishi Electric провела Ев-ропейскую сертифи-кацию своего нового промышленного тепло-вого насоса Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP. Впервые данный тепловой насос был представлен произ-водителем в феврале 2011 года для рынка Японии. С окончанием сер-тификационных процедур данный тепловой насос будет доступен и для европейского потребителя.

Тепловой насос Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP представляет собой моноблок с интегрирован-ным теплообменником «фреон-вода». Мощность одного моноблока достигает 63кВт мощности в ре-жиме обогрева. Применение контроллера Mitsubishi Electric PAR-W21MAA позволяет объединить до 16-ти промышленных тепловых насосов в одну систе-

му теплоснабжения с общей тепловой мощностью до 688кВт. В тепловых насосах CAHV-P500YA-HBP применен озонобезопасный хладагент R134A. Тех-нология холодильного контура выполнена по тех-нологии Zubadan.

Последнее время компания Mitsubishi Electric сконцентрирована на технологиях модернизации существующих систем кондиционирования и ото-пления. Достаточно вспомнить ее знаменитые, не имеющие аналогов в мире, технологии Replace R22 и Replace Multi. Не стали исключением политики производителя и новые тепловые насосы Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP, которые способны вы-давать воду в систему отопления с температурой 70°С. Это позволяет применять их для модерниза-ции уже существующих радиаторных систем ото-пления уровня целого здания. Наличие такой вы-сокой температуры на выходе теплового насоса позволяет использовать его также для систем горя-чего водоснабжения без применения специальных устройств по защите от легионел.

С новым тепловым насосом Mitsubishi Electric CAHV-P500YA-HBP совместим широкий ряд суще-ствующих систем управления Mitsubishi Electric, что позволяет легко интегрировать его в системы управления и диспетчеризации уровня здания.


Тепловой насос LG назван лучшим в категории инновационных

систем обогрева

Технология V2 Injection компании LG Electronics была отмечена наградой в категории систем обо-грева за удачную разработку теплового насоса типа воздух-вода (AWHP – Air-toWater Heat Pump). Такие награды ежегодно присуждаются самым ин-новационным продуктам в сфере систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и холо-дильного оборудования. Награждение состоялось в рамках международной выставки AHR Expo, кото-рая в этом году проходила в Лас-Вегасе с 31 января по 2 февраля 2011.

Тепловые насосы «воздух-вода» производ-ства компании LG, использующие технологию V2 Injection, отличаются наиболее высокой в своем классе энергоэффективностью, обеспечивая при этом высокую и стабильную теплопроизводитель-ность. В них, вместо традиционных однороторных компрессоров, применяются двухроторные ком-прессоры в совокупности с системой разделения фаз хладагента на жидкую и газовую. Применение данной технологии (V2 Injection) значительно уве-личивает производительность и энергетическую эффективность теплового насоса. Это означает, что тепловой насос обеспечивает 100 процентов тепло-производительность при температурах до -15ºС без подключения системы дополнительного подогрева. Примение технологии V2 Injection позволяет уве-личить рабочий диапазон данных систем вплоть до -25ºС. Благодаря технологии V2 Injection сезон-ная теплопроизводительность тепловых насосов

13


воздух-вода LG повышается на 30 процентов, что означает меньшие расходы на электроэнергию. Бо-лее высокая теплопроизводительность и высокая эффективность теплового насоса приводят также к уменьшению выбросов углекислого газа.

«Это большая честь для LG – быть признанной на этой выставке в качестве компании, произво-дящей самые инновационные нагревательные си-стемы в мире», - сказал Хван-йонг Нох (Hwan-yong Noh), Президент и CEO компании LG Air Conditioning and Energy Solution. - «Помимо специалистов из этой отрасли мало кто знает, насколько инноваци-онны некоторые из современных нагревательных и охладительных систем. Мы надеемся, что благода-ря технологии V2 Injection и этой награде тепловые насосы воздух-вода получат значительное распро-странение». Будьте уверенны с таким насосом ваш электросчетчик будет стоять на месте.

В настоящее время ряд моделей коммерческих воздушных кондиционеров, продающихся в Корее, основан на технологии V2 Injection. Основываясь на этом успехе, LG представит в этом году свои те-пловые насосы типа воздух-вода сначала в север-ной Европе, а затем и в других регионах по всему миру.

Тепловые насосы были представлены в павильо-не компании LG наряду с кондиционерами серий DFS и Multi V, а также расширенной линейкой ком-пактных настенных кондиционеров (PTAC).

Источник: ecoenergy.org.ua

Тепловые насосы Lessar для систем отопления и

горячего водоснабжения

В конце 2011 года Lessar вывел на рынок ли-нейку систем тепловых насосов Heat Pump. Эти си-стемы являются отличным решением для тех, кто ценит энергоэффективную и экологичную технику и следит за последними достижениями современ-ных технологий.

Тепловой насос представляет из себя комплекс-ную систему, он является источником энергии для систем отопления и горячего водоснабжения, а также одновременно может служить источником для систем кондиционирования. Благодаря тому, что помимо потребляемой электроэнергии он берет тепло из внешних источников, его работа более эф-фективна, чем работа традиционных отопительных систем, а затраты на эксплуатацию теплового на-соса могут быть даже в несколько раз ниже. При этом системы отопления, основанные на примене-нии теплового насоса, отличаются экологической чистотой, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу. Так, затрачивая всего 1 кВт электрической энергии на привод компрессора, можно получить теплопро-изводительность конденсатора около 4-5 кВт. На-пример, инверторный наружный блок Lessar Heat Pump LUM-HE120FA2, потребляя 2,79 кВт, выдает теплопроизводительность 12 кВт.

Тепловой насос Lessar Heat Pump состоит из следующих основных раздельных компо-нентов:

1) Наружный инверторный блок предназна-чен для наружной установки: на стене здания, кры-ше, прилегающей территории, гараже. С помощью компрессора тепловой насос перемещает тепло с улицы в дом, и наоборот. Испаряясь в теплообмен-нике наружного блока хладагент набирает энер-гию.

2) Гидравлический модуль предназначен для установки в эксплуатационном помещении. Наруж-ный блок теплового насоса работает на внутрен-ний гидравлический модуль, подающий с помощью встроенного насоса нагретую воду на теплые полы и радиаторы. Конденсируясь в теплообменнике гидравлического модуля, хладагент отдает тепло воде. Совместно с наружным инверторным блоком гидравлический модуль образует минимальный комплект, необходимый для обогрева дома с помо-щью радиаторов, системы фанкойлов или теплых полов, а также охлаждения с помощью системы фанкойлов.

3) Аккумуляторный бак представляет собой теплоизолированную емкость с эмалевым покры-тием, внутри которой находится змеевик. Вода по-догревается тепловой энергией наружного воздуха благодаря теплообменнику гидравлического моду-ля, подключенному к тепловому насосу. Аккуму-ляторный бак предназначен для установки в экс-плуатационном помещении. Совместно с наружным инверторным блоком и гидравлическим модулем образует систему, предназначенную для эффектив-ного обогрева и охлаждения дома, а так же нагрева воды для горячего водоснабжения.

4) Дополнительно может быть установлен ком-плект подключения для солнечной батареи. Таким образом, в регионах с большим количеством солнечных дней в году, можно дополнительно уве-личить энергоэффективность системы теплового насоса.

При этом система потребителей тепла/холода может быть скомпонована различными способами и может работать в различных режимах в зависимо-сти от желания заказчика и времени года:

В летний период система может работать как • на охлаждение воздуха внутри дома посред-ством фанкойлов, так и на обогрев воды для систем горячего водоснабжения.В зимний период система может работать на • обогрев воды для горячего водоснабжения, отопления, теплых полов и систем фанкой-лов.В весенне-осенний период система может • сочетать в себе работу на обогрев воды для горячего водоснабжения, отопления, теплых полов и систем фанкойлов, или в случае не-обходимости работать на охлаждение возду-ха внутри дома посредством фанкойлов.

14НОВОСТИ

DC-инверторный компрессорНаружные блоки систем LESSAR Heat Pump осна-

щены компрессорами с DC-инверторным приводом, благодаря которым система имеет переменную мощность охлаждения или нагрева. Блок инвертора позволяет плавно изменять частоту вращения ро-тора компрессора и регулировать производитель-ность системы в зависимости от величины текущей потребности в нагреве или охлаждении. В процессе работы инверторного двигателя не возникает пе-риодических циклов включения/выключения ком-прессора и отсутствуют сопутствующие им высокие пусковые токи, поэтому инверторные наружные блоки LESSAR Heat Pump более точно поддержи-вают заданную температуру и обладают высокой энергоэффективностью.

Режим быстрой оттайки наружного блокаВ наружных блоках систем LESSAR Heat Pump

реализован быстрый и незаметный для пользовате-ля эффективный режим оттаивания теплообменни-ка. Благодаря своевременному и быстрому режиму оттаивания теплообменника системе гарантирована наивысшая энергоэффективность отопления.

Автоматическая функция уничтожения бак-терий

Для борьбы с бактериями использование одного лишь хлорирования в системах горячего водоснаб-жения недостаточно, так как существуют бактерии довольно устойчивые к хлору. Именно поэтому в аккумуляторных баках систем LESSAR Heat Pump введена функция автоматического уничтожения бактерий посредством их термической обработки.

Фанкойлы для тепловых насосов LESSAR Heat Pump

Для охлаждения/нагрева воздуха в помещени-ях к системе теплового насоса LESSAR Heat Pump можно подключить фанкойлы LESSAR различных типов. Их применение позволит в полной мере на-сладиться комфортным климатом в своей квартире или коттедже в жаркий летний день.

Электрические нагреватели для тепловых насосов LESSAR Heat Pump

Если просуммировать количество дней в году, когда температура на улице опускается ниже -15°C, то для различных регионов это количество будет разным. Но в целом, для Украины количество та-ких дней в году невелико. Учитывая, что наружный блок теплового насоса LESSAR Heat Pump работает при температурах не ниже -15°C, то при темпера-турах ниже такого порога тепловой насос работает за счет ТЭН'а подогрева в гидравлическом модуле мощностью 3,0 кВт и за счет дополнительного ТЭН'а в аккумуляторном баке мощностью 3,0 кВт. Остав-шуюся теплопроизводительность можно получить за счет включения в схему электрического нагре-вателя. Такое решение позволяет продлить ресурс работы наружного блока и обеспечить работоспо-собность системы при температурах ниже -15°C.


450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600-53,47-46,47

-1,47-6,47

-11,47-16,47-21,4726,47

-31,47-36,47-41,47

78,5373,5368,53

63,5358,53

53,5348,5343,5338,5333,5328,5323,5318,5313,53

8,533,53

88,53

83,53

нагрев

быстраяоттайка

15


Тепловые насосы Mitsubishi

Нынешний финансовый кризис уменьшил до-ступность углеводородного топлива для конечных пользователей, что вызвало повышенный интерес к энергосбережению в теплоснабжении жилых и об-щественных зданий, поискам альтернативных газу и мазуту теплогенераторам. Японская корпорация Mitsubishi Electric последовательно предлагает но-вые решения для отопления жилых и обществен-ных зданий. В 2008 г. были освоены в производстве и востребованы рынком воздушные тепловые насо-сы для отопления общественных зданий. В 2009 г. корпорация предложила воздушные тепловые на-сосы (ATW) для высококомфортных жилых зданий с системой отопления «теплый пол» и ГВС.

Предварительный технико-экономический ана-лиз возможного их применения показал, что такие объекты будут пользоваться наибольшим спросом к югу от 50-й параллели. Существующие ранее те-пловые насосы не получили широкого распростра-нения, поскольку имели ряд недостатков:

земляные тепловые насосы предполагают • большой объем строительно-монтажных ра-бот, что ведет к значительным капитальным затратам на отопительную установку;воздушные тепловые насосы работают в • очень ограниченном диапазоне температур и не могут рассматриваться в качестве основ-ного теплогенератора.

Ситуация изменилась, когда на рынке появи-лось оборудование, выполненное по технологии Zubadan. Компрессорно-конденсаторные блоки моделей PUHZ-HRP71, PUHZHRP100, PUHZ-HRP125 имеют следующие инновационные качества:

воздушный наружный теплообменник, что • значительно снижает капитальные затраты на монтаж отопительной установки;минимальная рабочая температура –25 °С, • что позволяет на базе Zubadan создавать полноценные отопительные установки;состоянная теплопроизводительность в рабо-• чем диапазоне температур –15…+5 °С;универсальность применения, что позволя-• ет создавать на базе Zubadan отопительные установки различной комфортности;использование безопасных для человека ком-• понентов, что делает Zubadan невзрывоопас-ным, неподнадзорным оборудованием.

Серия оборудования Zubadan спроектирована так, что может работать на тепло до –25 °С (на ис-пытательном полигоне Zubadan на о. Хоккайдо ра-ботал при температуре –28 °С), причем верхняя граница диапазона составляет +30 °С для систем ATW. Поэтому в европейском климате, характеризу-ющимся основным фоном температур в зимнее вре-мя –5…+5 °С, и вместе с тем кратковременными (не более 5 ч) понижениями температур до –25 °С, та-кой теплогенератор является близким к оптималь-ному. В районе Киева минимальная температура за 10 лет зафиксирована в 2006 г., она составляла –28 °С и продержалась в течение 3ч. Именно поэтому этот район выбран для примерного расчета.

И если проектирование систем воздушного ото-пления на базе воздушных тепловых насосов яв-ляется освоенным этапом, то создание высококом-фортных систем класса ATW (водяное отопление и горячее водоснабжение от воздушных тепловых насосов) являются делом новым, и опыта проекти-рования таких установок нет. Данная статья явля-ется фактически отчетом о выполненных проект-ных работах установки теплоснабжения коттеджа круглогодичного проживания. Исходные данные для проектирования:

коттедж серии ТРС-250, площадью 250 м2 • (проект 2009 г.), в нем проживают 5 чело-век;коттедж расположен в г. Киев, параметры • климата — средние за последние 10 лет;воздушные тепловые насосы обеспечивают • теплом отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию в сезон отопления, летом обе-спечивают холодоснабжение, при этом ГВС — от электробойлера;расчетная температура на выходе из тепло-• вых насосов 50 °С, в помещениях +20 °С;применяется комбинированная установка, • состоящая из тепловых насосов серий Power Inverter и Zubadan, в качестве резервного источника тепла, а также при наружных тем-пературах меньше –20 °С используется элек-трокотел совместно с Zubadan, управление источниками тепла в зависимости от наруж-ной температуры и расходом тепла системой ГВС обеспечивается системой автоматизации класса «умный дом»;коттедж оборудован приточно-вытяжной вен-• тиляцией с рекуператором;система отопления в помещениях — «теплый • пол», холодоснабжение от подоконных фан-койлов.

Основа расчета — табличные данные о зависи-мости теплопотерь коттеджа от наружной темпе-ратуры и данные о реальной продолжительности температурных интервалов в месте расположе-ния коттеджа (данные получены с сервера www.gismeteo.ru). Поскольку используемые тепловые насосы — с воздушным теплообменником, то в та-блицу заносим данные рабочей производительно-сти и потребляемой мощности конкретных моделей (теплопроизводительность изменяется в зависимо-сти от наружной температуры). Возможность полу-чения нужной теплопроизводительности теплово-го насоса путем внешнего управления (от системы «умный дом») позволяет оптимизировать энергопо-требление и выровнять моторесурс оборудования.

Алгоритмы управления предполагают следую-щие постулаты: при температурах ниже –20 °С блок Power Inverter не работает, блок Zubadan работает на полную производительность, недостающую те-плопроизводительность покрывает электрический котел. Поскольку время работы на таком режиме невелико, то и существенного влияния на общую энергоэффективность установки он не оказыва-ет. При повышении наружных температур вклад Power Inverter в общую теплопроизводительность установки увеличивается, а вклад Zubadan, соот-ветственно, уменьшается. Основное время работы

16НОВОСТИ

установки приходится на температуры –5...+5 °С. Поскольку здесь энергоэффективность блока серии Power Inverter максимальна, основная нагрузка по выработке тепла падает на него, а блок Zubadan является резервным. Электрокотел на этом режиме не используется и является резервным теплогене-ратором.

В каждом диапазоне температур распределя-ем тепловую нагрузку, приходящуюся на каждый теплогенератор. Исходя из максимальной рабочей производительности и запроса на выработку тепла на каждом рабочем режиме, вычисляем степень за-грузки теплового насоса, которую можно определить как процент производительности. Предполагая, что зависимость потребления энергии тепловым насо-сом пропорциональна производительности, опреде-ляем фактическую потребляемую мощность. Далее, умножая фактически потребляемую мощность на количество рабочих часов, находим потребление энергии на каждом режиме. Теперь возможно опре-делить общее потребление энергии установкой за отопительный период и вычислить СОP (коэффи-циент преобразования энергии), средний за отопи-тельный период.

Аналогичным образом производим расчет для режима холодоснабжения. При этом надо учиты-вать, что если тепловые насосы работают на выра-ботку охлажденной воды, то тепло для контура ГВС может быть получено:

от электробойлера — это самый простой и де-• шевый вариант по капзатратам;от гелиоколлектора — это самый экологиче-• ски чистый вариант, но и самый дорогой;от дополнительного теплового насоса, рабо-• тающего только на контур ГВС;от основных тепловых насосов — путем пере-• ключении арматурой потоков теплоносителя

и управлением от «умного дома» для обеспе-чения работы одного ТН на тепло, а второго — на холод (поскольку расчет режимов хо-лодоснабжения практически отработан и не вызывает затруднений, останавливаться под-робно на нем не будем — на рис. 1 приведе-на принципиальная схема отопления, ГВС и холодоснабжения коттеджа).Рекомендуем при перевозке грузов таких га-• баритов использовать специальный сервис, например «Перевозка 24» - диспетчерская спецтранспорта, которая всегда подберет для вас самое оптимальное решение.

Выводыиспользование воздушных тепловых насосов • Mitsubishi Electric позволяет создать установ-ки отопления, альтернативные газовым кот-лам;использование комбинированной установки, • состоящей из разных типов тепловых насосов Mitsubishi Electric, позволяет получить мак-симальный СОР на всех режимах эксплуата-ции;использование тепловых насосов с техноло-• гией Zubadan позволяет получить установку, снабжающую коттедж теплом во всем диапа-зоне наружных температур;использование тепловых насосов Mitsubishi • Electric с воздушным наружным теплообмен-ником позволяет резко снизить затраты на монтаж и обслуживание;использование технологий ATW позволяет • получить максимально возможную комфорт-ность для жилых помещений в режиме ото-пления, удачно сочетающуюся с экономично-стью.

Источник: ecoenergy.org.ua

коллектор

коллектор обратный

бак расширительный

подпитка

теплый пол теплый полтеплый пол

фанкоил фанкоил фанкоил фанкоил

тепловой насосPUHZ-HRP125

теплообменникфреон-вода

теплообменникфреон-вода гидромодуль

гидромодуль

гелиоколлектор

бойлерсо змеевиком

и электро-нагреватель

резервныйэлектрокотел

системауправления

«умный дом»

тепловой насосPUHZ-RP140


17

Тепловые насосы в системах теплохладоснабжения

А. С. Клепанда, Н. Б. Чиркин, Е. В. Шерстов

(НПП «Инсолар», ИПМаш НАН Украины, Харьков)

Рост мировых цен на дефицитное органическое топливо делает решение задач энергосбережения и использования возобновляемых источников энер-гии жизненно необходимыми для Украины. Опытом эксплуатации миллионов установок в мире дока-зано, что на сегодняшний день одной из наиболее эффективных энергосберегающих технологий про-изводства теплоты, использующей нетрадиционные возобновляемые источники энергии и позволяю-щей:

- экономить дорогостоящее и дефицитное орга-ническое топливо;

- снижать загрязнение окружающей среды;- удовлетворять нужды потребителей в техноло-

гическом тепле;- улучшать социальные условия быта и работы

является теплонасосная технология.

Внедрение тепловых насосов (ТН) является не очередной модернизацией традиционных теплоге-нераторов, а принципиально новой, прогрессивной технологией генерации тепла.

Тепловой насос, как известно, представляет со-бой установку преобразующую тепловую энергию низкопотенциальных природных источников тепла (НПИТ) - воздуха, воды, грунта или низкотемпера-турную энергию вторичных энергетических ресур-сов в тепловую энергию более высокого потенциа-ла, пригодную для практического использования.

Это преобразование происходит в обратном термодинамическом цикле, причём количество те-пловой энергии, переданной потребителю Qk пре-вышает затраты энергии на реализацию цикла Nэл. Эффективность такого преобразования оценивает-ся коэффициентом СОР = Qk / Nэл , который всегда больше единицы. В последние годы тема преиму-ществ получения теплоты при помощи ТН актив-но обсуждается в Украине, в том числе и в наших статьях [1,2]. Отметим, что успешной работой те-плонасосных установок (ТНУ) различного функцио-нального назначения в развитых и развивающихся странах мира неоспоримо доказана рациональность их применения как способа получения теплоты, за-меняющего сжигание органического топлива или превращения электрической энергии в тепловую.

К сожалению, приходится констатировать, что если в последние годы внедрение ТНУ в мире ста-ло обыденным делом, то Украина только начинает приступать к освоению этих технологий.

Причины такого отставания известны [1]. Глав-ными считаются дешёвая стоимость энергоресур-сов, доставшаяся нам в наследство со времён СССР, и отсутствие реальной государственной поддержки

внедрению энергосберегающих технологий. Как следствие, в Украине отсутствует собственное про-изводство тепловых насосов, отвечающих совре-менным мировым требованиям. В то же время, по общему мнению специалистов, сегодня складыва-ется благоприятная ситуация для применения ТН, как в связи с ростом цен на энергоносители, так и в связи с возрастающим вниманием к ТН со сторо-ны потребителей, общественности, инвесторов. Не-сомненно, в ближайшие 10-15 лет теплонасосные технологии войдут в наш быт также широко, как сейчас у нас используются компьютеры, телевизо-ры или стиральные машины.

Однако сегодня, учитывая указанную ситуацию, на отечественный рынок устремились десятки ино-странных фирм, производителей теплонасосного оборудования, не имея при этом в Украине ни сети проектных и монтажных подразделений, ни сети сервисного обслуживания. Сотни украинских фирм готовы (особенно в период кризиса) выполнять ра-боты по проектированию, подбору и монтажу те-плонасосного оборудования иностранных произво-дителей, не имея зачастую практического опыта и квалифицированных специалистов в этой области. Принимая во внимание, что в Украине число фирм, декларирующих желание внедрять теплонасосное оборудование, значительно превосходит количе-ство внедрённых и эксплуатируемых ТНУ, возника-ет опасность дискредитации самой идеи примене-ния дорогостоящих теплонасосных установок, при нерациональном их внедрении. Исходя из получен-ного опыта, отметим некоторые принципиальные моменты, на которые необходимо обращать внима-ние при проектировании и эксплуатации теплона-сосных систем теплохладоснабжения.

Анализ экономики Украины показывает, что основными объектами рационального внедрения ТНУ в ближайшие годы будут:

Автономные системы отопления объектов • ЖКХ (отопление коттеджей, отдельных до-мов в сельской местности, административных и социальных объектов, таких как школы, больницы, гостиницы, пансионаты и др.);Системы горячего водоснабжения;• Системы создания оптимального микрокли-• мата на объектах массового скопления лю-дей (спортивные комплексы, киноконцерт-ные залы, торгово-развлекательные центры, бассейны, церкви, и др );Промышленные технологические процессы • (сушка, дистилляция и разделение смесей, выпаривание, нагрев сырья, и др.);Объекты агропромышленного комплекса с • утилизацией сбросного тепла низкого потен-циала (животноводческие комплексы, птич-ники, теплицы, хранилища зерна и др.); Системы централизованного теплоснабже-• ния (отопление новых застроек с высокой плотностью, подогрев подпиточной воды на ТЭЦ, прямой подогрев сетевой воды и др.)

18АНАЛИТИКА

Причём при сегодняшней ценовой политике на энергоресурсы, и предполагаемом опережающем росте цен на газ по сравнению с ростом тарифов на электроэнергию, предпочтительными для внедре-ния ТН становятся объекты ЖКХ.

Одним из главных достоинств внедрения те-плонасосных технологий в инженерные системы жизнеобеспечения ЖКХ является их конкуренто-способность по сравнению с традиционно приме-няемыми здесь теплогенераторами, сжигающими органическое топливо.

Конкурентоспособность ТНУ зависит от их функ-ционального назначения, экологического воз-действия на окружающую среду и от целого ряда факторов термодинамического, конструктивного, экономического характера. Для экспресс-оценки можно применить анализ на базе критерия ис-пользования первичной энергии. Количество сэко-номленного условного топлива при генерации по-требного количества тепла QТН на теплонасосной установке по сравнению с традиционным теплоге-нератором, согласно [3], оценивается как

G =0,1428 QТН ( 1/Kтр - 1/Kтн) (1)

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

( эл * Kтр) / ( топ * СОР ) < 1, (2)

Здесь Kтр и Kтн коэффициенты использования первичной энергии, определяемые по рекоменда-циям [3].

Зависимость (2), представленная на рисунке 1, позволяет при подготовке коммерческого предло-жения оценить целесообразность внедрения тепло-насосной технологии.

В каждом конкретном случае только на осно-вании детального технико-экономического расче-та определяется целесообразность внедрения ТНУ конкретного типа в качестве источника теплоты для конкретного потребителя, с конкретным типом низкопотенциального теплоносителя. При этом, ис-пользуется средний коэффициент преобразования за отопительный период или за год эксплуатации установки.

Некоторые особенности, связанные с примене-нием теплонасосных технологий, удобно проиллю-стрировать на анализе внедрённых НПП «Инсолар» установок.

В 2006 году ЮЖД выполнила модернизацию си-стемы отопления типового пригородного вокзала на ст. Залютино, г. Харьков [4]. Угольные котлы суммарной мощностью 50 кВт были заменены грун-товым тепловым насосом мощностью 38,6 кВт с 12-киловаттным электродоводчиком. Система успешно работает в автоматическом режиме, уменьшив го-довые эксплуатационные расходы на отопление со 140 тыс. грн. до 36 тыс. грн. Кроме этого, постав-ленное оборудование (рис.2) позволяет кондицио-нировать воздух в жаркое летнее время и кругло-годично получать горячую воду почти бесплатно.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 110000.0

0.2

0.4

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

2.4

2.2

2.0

1.8

Стоимость природного газа S, грн. за 1000 м3

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

= 0,7 грн./(кВтч), СОР = 3,0;граница рациональности применения;

Зоны рационального внедрения тепловых насосов при СОР = 3.0

Коэф

фиц

иент

рац

иона

льно

го в

недр

ения

Рисунок 1. Оценка рациональности внедрения тепловых насосов.


19

Капиталовложения в ТНУ окупились за 2 года и 6 месяцев.

Рисунок 2. Теплонасосная установка на ст. Залютино (Харьков, ЮЖД).

Мониторинг работы установки в течение первого года показал, что расчёт, выполненный по методи-ке фирмы Viessmann, даёт завышенные значения по поверхности грунтового теплообменника. Начи-ная с 2007 года, к ТНУ подключено и успешно обо-гревается дополнительное здание площадью 120 м2. Такие «избыточные» расчётные характеристики оборудования гарантируют работоспособность, но в то же время снижают конкурентоспособность, за счёт увеличенных капиталовложений.

Полученный опыт применения грунта в качестве низкопотенциального источника тепла успешно реализован при создании теплонасосной системы теплоснабжения для помещений храма в с. Тополи-ное, Донецкой обл. Система третий год работает в

автоматическом режиме. Ожидаемый срок окупае-мости первичных капиталовложений 4-4,5 года.

Интересное решение применения теплонасо-сной технологии для утилизации низкопотенциаль-ного сбросного тепла реализовано в крытом бас-сейне спортклуба «Нефтяник» (г. Ахтырка Сумской обл.). Многолетняя эксплуатация показала, что система поддержания оптимального температурно-влажностного режима на базе ТН «воздух-воздух» и теплообменников-утилизаторов на линии приточ-ный/сбросной воздух позволила уменьшить в во-семь раз пиковое потребление тепловой мощности и свести к нулю коррозионное разрушение железо-бетонных и строительных конструкций.

Схема успешно работает более 12 лет и мо-жет быть рекомендована для утилизации теплоты вентиляционных выбросов в киноконцертных или спортивных комплексах, крытых торговых центрах и других помещениях с большим скоплением лю-дей.

Перспективным представляется использование тепловых насосов для целей автономного и цен-трализованного горячего водоснабжения. В НПП «Инсолар» разработаны автономные водогрейные установки ёмкостью от 200 до 800 л. Отдельные об-разцы успешно эксплуатируются.

Совместно с ИПМаш НАН Украины разработана и внедрена серия теплонасосных сушильных уста-новок, разработаны и внедряются энергосберегаю-щие системы для ряда промышленных предприятий Харькова, где применение теплонасосных техноло-

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


гий позволяет утилизировать низкотемпературные выбросы, экономя использование газа и электро-энергии.

Говоря о достоинствах получения тепловой энер-гии с помощью тепловых насосов, нельзя подда-ваться соблазнительному выводу об их абсолютной применимости. Необходимо тщательно оценивать целесообразность использования ТНУ в сравнении с традиционными видами энергоисточников, бази-руясь на следующих факторах:

Фактор термодинамический: реализуемый цикл, температура НПИТ и температура теплоносителя потребителя теплоты, свойств рабочего тела, СОР;

Фактор конструктивный: тип компрессора, тип теплообменников, их технические характеристики, схемное решение установки;

Фактор экономический: уровень цен на электро-энергию и замещаемое топливо, цены на применяе-мое оборудование, на его монтаж и наладку, цены на систему автоматизации;

Фактор экологический: отсутствие процесса сжи-гания топлива в цикле ТН, уменьшение выбросов СО2 за счет вытеснения части потребного топлива при высокой энергетической эффективности;

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

К сожалению, из-за лимита объёма статьи не затронуты такие важные вопросы как правильный выбор низкопотенциального источника энергии для ТНУ и мощности теплового насоса, как корректная оценка окупаемости и др. Но один из основных вы-водов заключается в том, что вопросами проекти-рования и внедрения теплонасосных технологий должны заниматься специалисты.

Литература1. Мацевитый Ю.М., Чиркин Н.Б., Богданович

Л.С., Клепанда А.С., О рациональном использова-нии теплонасосных технологий в экономике Украи-ны, //Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит, №3, 2007.

2. Клепанда А.С, Несвитайло В.А., Чиркин Н.Б., Шерстов Е.В. Некоторые особенности проектиро-вания и эксплуатации теплонасосных систем те-плохладоснабжения, часть 1, //Энергосбережение, Энергетика, Энергоаудит, 2010 г., №6.

3. Калнинь И.М. Техника низких температур на службе энергетики. //Холодильное дело. 1996. №1.

4 Мацевитый Ю.М., Богданович Л.С., Клепанда А.С., Остапчук В.Н., Чиркин Н.Б. Альтернативная система теплоснабжения на базе теплового насоса с грунтовым теплообменником, //Энергосбереже-ние, Энергетика, Энергоаудит», №8, 2007.

Схемы теплоснабжения городов:

• Алушта• Запорожье• Полтава• Кременчуг• Феодосия

Новое теплоснабжение в 21 веке

Энергосервисная компания «Экологические Системы»

www.ecosys.com.ua


21

Универсальный тепловой насос

С. В. Владимиров. (ДонНУЭТ, Донецк)

В мировой практике меняется стратегия тепло-снабжения: происходит переход от традиционного сжигания органического топлива к использованию тепловых насосов для получения рассеянного или сбросного техногенного тепла, имеющего темпера-туру от 5 до 35°С.

Сегодня в различных странах земного шара работает свыше 10 млн. теплонасосов различной мощности (от нескольких киловатт до сотен мега-ватт) и их количество неизменно растёт. По про-гнозу Мирового Энергетического Комитета (МИРЭК) к 2020 году в развитых странах доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых на-сосов составит не менее 75%.

Рыночные преобразования и рост цен на топли-во в Украине обуславливают актуальность и необ-ходимость использования альтернативных систем отопления, в том числе и на базе тепловых насосов. Специфика стран СНГ по отношению к странам За-пада характеризуется стойким отставанием в раз-витии различных сфер деятельности на 25-40 лет.

Тепловые насосы являются достаточно дорого-стоящим оборудованием. Начальные затраты на установку этих систем выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения на обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупятся за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учиты-вать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций кроме бы-товой электрической сети. Тепловые насосы - един-ственные установки, которые производят в 3-7 раз больше тепловой энергии, чем потребляют элек-трической, что делает их наиболее эффективными источниками высокопотенциального тепла. По за-ключениям экспертов-энергетиков применение те-плового насоса в 1.2-2.5 раза выгоднее, чем самой эффективной (газовой) котельной.

Тепловой насос - это в некотором смысле «холо-дильник наоборот». В обоих устройствах основны-ми элементами являются испаритель, компрессор, конденсатор и детандер или дроссель (регулятор потока), соединённых трубопроводом, в котором циркулирует хладагент - рабочее вещество.

Процесс протекающий в тепловой машине – кру-говой. Для изображения его в координатах Т – S (T – температура, S – энтропия) достаточно использо-вания двух изотерм А-Б и В-Г, двух адиабат Г-А и Б-В. Такой равновесный термодинамический цикл получил название цикла Карно (рис. 1).

Рассмотрим принцип работы теплового насоса. Компрессор нагнетает (рис.1, линия Г-А) пароо-бразный хладон в конденсатор, где от него отво-дится тепло. Рабочее вещество переходит из пароо-бразного состояния в жидкое. Процесс изобарный,

а в области влажного пара и изотермический ТK (ли-ния А-Б). Происходит отвод тепла от рабочего тела к нагреваемому источнику. Далее оно подаётся в начале в детандер (линия Б - В), а затем в испари-тель. Рабочее тело переходит из жидкого состояния в парообразное и отбирает тепло от охлаждаемого источника. Процесс, также как и в конденсаторе, изобарный, а в области влажного пара и изотерми-ческий ТU (линия В – Г).

В T – S диаграмме процесс подвода тепла (q1) измеряется площадью прямоугольника S1- Г- В - S2 или

q1=ТU S.

Отвод тепла (q2) характеризуется площадью прямоугольника S1- А- Б - S2. или ТK S.

Тепло (qo), которое переходит в работу (l) на диаграмме измеряется площадью А-Б-В-Г. Данную величину можно найти по формуле:

qo = l = S (ТK- ТU).

Эффективность теплового насоса характеризу-ется коэффициентом преобразования. Он находит-ся как отношение величины теплового потока q2, полученной в конденсаторе тепловой энергии к за-траченной в компрессоре электрической мощности (l).

ε = q2/l = ТK(ТK- ТU)-1.

Величина коэффициента преобразования те-плового насоса зависит от разности температур кипения холодильного агента в испарителе и его конденсации в конденсаторе. Чем меньше эта раз-ность, тем выше коэффициент преобразования. Обычно отопительные тепловые насосы работают с коэффициентом преобразования, значения которо-го лежат в интервале 3,5…5.

Рисунок 1. Цикл Карно в координатах T и S

А Б

Г В

0 S1 S2S

TK

TU

T


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

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

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

Рисунок 2. Универсальный тепловой насос

Тепловой насос может работать в трёх режи-мах:

1. Нагрев воды и охлаждение камеры.2. Охлаждение камеры без нагрева воды.3. Нагрев воды без охлаждения камеры.

Нагрев воды и охлаждение камеры. В этом слу-чае подаётся нагретая вода на предприятие и каме-ры охлаждаются. Электромагниты 7,9,11 закрыты, 10,8-открыты.

1

4

9

12

8

7 3

2 10

116

5

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

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

При работе компрессора 3 пары хладагента (ра-бочее тело) отсасываются из испарителя 4 ком-прессором, сжимаются и нагнетаются в воздушный конденсатор 1, где происходит сброс тепла в атмос-феру. В дальнейшем перемещение хладона прохо-дит по ранее рассмотренной схеме.

Нагрев воды без охлаждения камеры. В дан-ном случае воздушный конденсатор использу-ется как испаритель. Электромагниты 7,10 - закрыты, 9,11,8-открыты.

Хладон через электромагнитный клапан 8 по-даётся компрессором 3 в водяной конденсатор 2. Вода отводит от него тепло и нагревается. Холо-дильный агент переходит из парообразного состоя-ния в жидкое и сливается в ресивер 5. Далее через дроссель и электромагнитный клапан 11 попадает в воздушный конденсатор 1 (в данном случае он является испарителем). Хладон кипит и отбирает тепло из окружающего воздуха. Образованный пар всасывается компрессором и цикл замыкается.

Применение предлагаемого теплового насоса позволит значительно понизить стоимость горячей воды.

Литература1. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые хо-

лодильные машины и установки. М Агропромиздат, 3-е издание переработанное и дополненное, 1989 год - 672 с.


23

Перспективы применения тепловых насосов для отопления и кондиционирования зданий и сооружений

Известно, что в России потребление энергии для отопления в 5-10 раз выше энергопотребления в развитых странах. Основными причинами по-вышенной энергоемкости экономики России являются суровые климати-ческие условия и высокие энергетические потери практически на всех этапах распределения ресурсов. Структура потерь энергии в цепочке «по-лучение – транспортировка – преобразование – потребление энергии» показывает, что основные потери энергии- до 70% приходится на потери тепла в зданиях и сооружениях, т.е. у конечных потребителей энергии.

Более половины потерь энергии, приводящих к огромным финансовым затратам при эксплуатации зданий происходит за счет применения уста-ревших и/или энергозатратных климатических систем.

Одним из направлений энергосбережения в области отопления, вен-тиляции и кондиционирования и уменьшения финансовых затрат на экс-плуатацию зданий являются технологии на основе тепловых насосов.

Вел

икоб

рита

ния

СШ

А

Кана

да

Чех

ия

Дан

ия

Фра

нция

Нор

веги

я

Герм

ания

Кита

й

Инд

ия

Росс

ия

Ниг

ерия

Мек

сика

Коре

я С

.

Коре

я Ю

.

Рум

ыни

я

Арг

енти

на

Шве

ция

Пор

туга

лия

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

т.н.э /000 2000$

ЭНЕРГОЕМКОСТЬ РОССИЙСКОЙ ЭКОНОМИКИ В СРАВНЕНИИ С ДРУГИМИ СТРАНАМИ

(э/потребление на ВВП по ППП, данным МЭА 2005 г.)

ПОЛЕМИКА24

Использование тепловых насосов для теп-ло и холодоснабжения

Тепловые насосы можно с успехом применять для решения задач энергосбережения при обеспе-чении теплом и холодом крупных объектов, торго-вых центров, офисных зданий, гостиниц, спортив-ных сооружений, имеющих площади от несколько десятков до сотен тысяч квадратных метров. До-стойной альтернативой существующим климатиче-ским системам, используемых для отопления, вен-тиляции и кондиционирования крупных зданий и работающих по схеме «чиллер - фанкойл», являют-ся мультизональные, энергоэффективные климати-ческие системы на тепловых насосах.

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

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

Интересным примером получения тепла из не-традиционного источника тепла является крупней-шая в Стокгольме теплонасосная станция. Ее вы-ходная тепловая мощность составляет 520 МВт. Применяя тепловые насосы, эта станция обеспечи-вает теплом 63% потребителей в столице Швеции. Станция имеет 16 теплонасосных установок, разме-щенных на баржах, причаленных к берегу и пере-качивает тепло из вод Балтийского моря в систему теплоснабжения города. Средняя температура воды в Балтийском море практически круглогодично со-ставляет +4°С. Охлаждая воду, забираемую тепло-вым насосом до +2°С, станция поставляет тепло, стоимость которого на 30% ниже, чем у любой дру-гой ТЭЦ или котельной.

Использование тепловых насосов для ото-пления, вентиляции и кондиционирования

При использовании тепловых насосов для ото-пления, вентиляции и кондиционирования зданий и сооружений применяется энергоэффективная, мультизональная климатическая система. Суть си-стемы заключается в переносе избыточного тепла из одних помещений в другие, требующие обогре-ва. Таким образом, для теплоснабжения здания ис-пользуются внутренние источники тепла (кинозалы, рестораны, конференц-залы, холодильные камеры и др.) и путем перекачивания тепла из одной зоны в другую значительно снижается общее теплопо-требление от внешнего источника тепла.

Потери64%

УгольНефть

Газ

Геотермальныйтепловой насос

Электронагрев

Тепловой насосвоздух-воздух

газ/жидкоетопливо

100 кВт

100 кВт

Потери15%

72 кВт

36 кВт

36 кВт

36 кВт

36 кВт

81 кВт 117 кВт

36 кВт

85 кВт


25

В качестве примера энергосберегающего ис-пользования теплонасосных установок (ТНУ) для отопления, вентиляции и кондиционирования мож-но привести крупную московскую гостиницу- ИРИС КОНГРЕС ОТЕЛЬ, общей площадью 35 тыс. кв. м, где при температуре наружного воздуха в пределах 11- 18 ОС вообще не используется внешний источ-ник тепла и отопление осуществляется, только вну-тренними источниками избыточного тепла в поме-щениях. Фактически, с помощью тепловых насосов, включенных в мультизональную климатическую систему, происходит перераспределение тепла из помещений, где имеется избыток тепла, в помеще-ния, где требуется обогрев.

Перспективы внедрения тепловых насосов по мере повышения цен на энергоносители

Из таблицы видна динамика роста цен на исполь-зование 1 кВт тепловой энергии, вырабатываемой основными энергоносителями. Единственным энер-гетическим ресурсом, которому уступает теплона-носная технология отопления, является природный газ. Однако с ростом цен на основные энергоно-сители применение тепловых насосов становится всё более выгодным и уже к 2011 году стоимость тепловой энергии, полученной от газа - самого де-шевого источника тепла и энергии выработанной с помощью тепловых насосов сравняется.

Начиная с 2011 года, применение теплонанос-ных систем будет наиболее оправданным по экс-плуатационным и капитальным расходам.

Применение тепловых насосов для отопления, вентиляции и кондиционирования уже сегодня яв-ляется выгодным, особенно для зданий, состоящих из множества разнородных помещений – рестора-нов, торговых залов, кинозалов, офисов, прачеч-ных, спортзалов, фитнес-центров и др. Чем выше разнородность помещений и больше их число, тем выше экономический эффект от внедрения системы на тепловых насосах. В этих случаях интегральный экономический эффект от внедрения мультизо-нальных климатических систем на основе тепловых насосов составляет более 50 рублей на квадратный метр площади всего здания. В частности, при пере-качивании избыточного тепла в здании, затраты на отопление составят 41 коп на 1 кВт тепла, тогда как

затраты на тепло, получаемое от теплосети состав-ляют 77 коп на 1 кВт. Экономия очевидна.

Преимущества тепловых насосовИсключительная долговечность, срок эксплу-• атации до 30 лет Отсутствие необходимости закупки, транс-• портировки и хранения, какого- либо топли-ва Устойчивая работа на протяжении всего сро-• ка эксплуатации Колебания температуры и влажности в поме-• щениях минимальны Абсолютно взрыво- и пожаробезопасны • Не нуждаются в сложном и трудоемком об-• служивании Работают в автоматическом режиме • Возможно подключение к Интернет и диагно-• стики системы на расстоянии Отлично встраиваются в любую схему дис-• петчеризации объекта Занимают минимум пространства • Экологически чистыe, не выделяют CO• 2, NO и других выбросов Отсутствуют аллергено-опасные выбросы в • помещения

На сегодняшний день геотермальный тепловой насос (Geothermal Heat Pump) является наиболее эффективной энергосберегающей системой ото-пления и кондиционирования. Однако, несмотря на очевидный экономический эффект от внедрения энергосберегающих технологий, в России пока еще не так много крупных объектов, где внедрены и эксплуатируются климатические системы на тепло-вых насосах. Только в последние годы российские инвесторы обратили внимание на эту передовую технологию и стали активно внедрять её на своих объектах. Одним из основных лидеров в этой об-ласти является наша компания, накопившая реаль-ный опыт по проектированию и монтажу теплона-сосных установок на крупных объектах, таких как торговые центры, крупные банки и офисы. В своих проектах компания применяет в основном тепло-вые насосы американской компании «FHP», отли-чающиеся простотой, надежностью и относительно невысокой стоимостью.

Период про-гноза

Цена кВт тепловой энергии, полученной от различных источников, руб.Газ Электроэнергия Теплосеть Тепловой насос

2007г. 0,25р. 1,86р. 0,77р. 0,56р.2008г. 0,33р. 2,03р. 0,85р. 0,61р.2009г. 0,43р. 2,19р. 0,94р. 0,66р.2010г. 0,56р 2,34р. 1,03р. 0,70р.2011г. 0,74р. 2,48р. 1,13р. 0,75р.2012г. 0,97р. 2,61р. 1,25р. 0,78р.2013г. 1,27р. 2,74р. 1,37р. 0,82р.2014г. 1,66р. 2,87р. 1,51р. 0,86р.

Источник: www.ovkstroi.ru

ПРОЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОНАСОСНЫХ СТАНЦИЙ В СТРАНАХ СНГ26

Тепловые насосы на службу систем горячего водоснабжения Полтавы

Полтавский микрорайон «Левада» может и дол-жен стать объектом внедрения современных энер-госберегающих технологий с использованием воз-обновляемых источников энергии. В микрорайоне удачно расположены: источник низкопотенциально-го тепла - водозабор № 2 системы водоснабжения города и потребители тепла - система горячего во-доснабжения микрорайона. Имеется разветвленная водопроводная сеть. Потенциал низкотемпе-ратурного тепла соответствует расчет-ному потреблению тепла системой горячего водоснабжения. Тем-пературные режимы тепловых насосов соответствуют тем-пературе воды в системе горячего водоснабжения.

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

дения Полтавского микрорайона «Левада», а также разработка ТЭО применения тепловых насосов для системы горячего водоснабжения микрорайона «Ле-вада», в котором проживант около 18 тысяч жителей и расположен ряд бюджетных объектов.

Экономические показатели внедрения те-плонасосной системы для центрального горячего

водоснабжения микрорайона достаточно опти-мистичны. Срок окупаемости составля-

ет чуть больше 7 лет, годовая эко-номия средств - около 2,4 млн.

грн. Соеращение потребления газа составит более 2 млн. куб. метров в течении года. Современные тепловые на-сосы позволяют обеспечить высокий коэффициент пре-образования (СОР). Предло-

женные для использования тепловые насосы в зимний пе-

риод обеспечат получение 5 квт тепла на каждый квт электрической

энергии, подводимой к компрессору те-плового насоса.

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

t = 20-15 = 5OC

январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь0

2

4

6

8

10

18

16

14

12

22

20

4,4

3,4 2,9

4,1

8

11,4

13,9

1514,0

12

8,9

6,1

Тем

пера

тура

грун

та, О

С

График температуры грунта на глубине 1,6 метра


27

Технология Zubadan: мультизональные VRF-системы City Multi G4

Системы СИТИ МУЛЬТИ являются оптимальным решением для небольших и средних зданий офис-ного или жилого типа. Системы с изменяемым рас-ходом хладагента являются более экономичными, чем традиционные центральные системы на базе холодильных машин. Благодаря своим преимуще-ствам системы СИТИ МУЛЬТИ все чаще применяют-ся при кондиционировании даже крупных многоэ-тажных зданий. В состав серии мультизональных VRF-систем CITY MULTI входит 14 конструктивных модификаций внутренних блоков: канальные на-стенные, кассетные и многие другие. Всего с учетом всех модификаций производительности насчиты-вается 92 модели внутренних блоков. Модельный ряд внутренних блоков дополняют специальные контроллеры секций охлаждения приточных уста-новок. Внешняя фреоновая секция охлаждения и внутренние блоки могут быть подключены к обще-му наружному блоку мультизональной системы CITY MULTI.

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

В системах CITY MULTI предусмотрены различ-ные приборы для индивидуального управления внутренними блоками, а также для централизо-ванного контроля систем. Разработан программно-аппаратный комплекс Mitsubishi Electric для вы-полнения основных задач диспетчеризации: мониторинг и контроль системы, раздельный учет электропотребления, ограничение пиковой нагруз-ки на электросеть, взаимодействие со сторонним

оборудованием. Предусмотрены средства взаимо-действия с центральными системами диспетчери-зации зданий (BMS) с использованием технологий LonWorks, BACnet, EIB, Modbus, Ethernet (XML).

PUHY-HP Y(S)HMОтопление (охлаждение): 22,4–56,0 кВт

Особенности серии тепловых насосов серии • City Multi Y ZubadanМинимальная температура наружного возду-• ха в режиме нагрева составляет -25°С.Стабильная теплопроизводительность: номи-• нальная теплопроизводительность сохраня-ется при понижении температуры наружного воздуха до -15°С.Увеличенный интервал между режимами от-• таивания (до 250 минут) наружного тепло-обменника обеспечивает длительный непре-рывный нагрев воздуха.Оттаивание наружного теплообменника про-• исходит мощно и быстро, что исключает па-дение температуры воздуха в помещении.Быстрый запуск: система достигает номи-• нальной теплопроизводительности всего за 20 минут при температуре наружного воздуха -15°С.

Стабильная теплопроизводительностьНоминальная теплопроизводительность систем

City Multi Y Zubadan сохраняет номинальное зна-чение вплоть до температуры наружного воздуха -15°С, а дальнейшее снижение производительно-сти не столь существенное как у систем стандарт-ной серии City Multi Y. существенное падение тепло-производительности стандартной системы Y PUHY-P при низких температурах приводит к необходимо-сти выбора «переразмеренного» наружного блока. Наружный блок City Multi Y Zubadan способен за-менить более мощный блок стандартной серии City Multi Y.

В

А

J

9F

GLEV A

A

B 7

теплообмен-ник наружно-го блока

теплообменникHIC

цепь инжекции хладагента

LEV С

H

D

компрессорсо штуцероминжекции

ресивер-тепло-обменникPowerReceiver

Наружный блок City Multi Y ZUBADAN: PUHY-HP

ВБ 1ВБ 2ВБ n

LEV B LEV BLEV BCCC

движениехладагента

в цепи инжекцииВБ - внутренний блок

СистемаCity Multi Y ZUBADAN: PUHY-HP

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ28

Гарантированный нагрев до - 25°СНаружный блок City Multi Y Zubadan оснащен специальной цепью парожидкостной

инжекции хладагента. Она обеспечивает высокую производительность теплового на-соса при низких температурах наружного воздуха. Завод-изготовитель гарантирует работу систем в режиме нагрева до -25°С.

Температура наружного воздуха, ОС

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

температура воздуха в помещении 20 ОС

теплопроизводительность

потребляемая мощность

Коэф

фиц

иент

кор

рекц

ии

Производительность выше на

40%

Стабильная теплопро-изводительность

до - 15ОС

PUHY-HP400YSHM-A

PUHY-HP250YHM-ACiti Multi Y стандарт

PUHY-P400YSHM-A

Citi Multi Y стандарт

PUHY-P250YHM-A

-25 -20 -15 -10 -5 0 3

Температура наружного воздуха, ОС (WB)

0

28

45

кВт

Тепл

опро

изво

дите

льно

сть


29

нагрев до -25ОС

-25 -20 -10 0 10 20

-20ОС

-25ОС

-15,5ОС

-15,5ОС

CITY MULTI Y ZUBADAN

CITY MULTI Y стандарт

Режим нагрева

Темп. наружного воздуха, ОС (WB)

Выход на полную производительность за 20 минутПри температуре наружного воздуха -20°С система City Multi Y Zubadan развивает полную тепло-

производительность всего через 20 минут.

полная производительность

за 20 минут

Sity Multi Yстандарт

Производитель-ность

выше на 40%

Sity Multi YZABADAN

а) темп. наружного воздуха -15ОСб) модели Р250YHM-A

0 20 Время, мин.

Тепл

опро

изво

дите

льно

сть

0

19

31,5

кВт


Параметр / Модель PUHY-HP200YHM-A

PUHY-HP250YHM-A

PUHY-HP200YSHM-A

PUHY-HP500YSHM-A

Наружный агрегат состоит из модулей - - PUHY-HP200YHM-A

PUHY-HP200YHM-A

PUHY-HP250YHM-A

PUHY-HP250YHM-A

Напряжение электропитания 380 В, 3 фазы, 50Гц

Отопле-ние

производительность кВт 25,0 31,5 50,0 63,0

потребляемая мощ-ность кВт 6,52 8,94 13,35 18,04

рабочий ток А 11,0 15,0 22,5 30,4

коэффициент произ-водительности СОР 3,83 3,52 3,74 3,49

диапазон наружных температур WB -25 - +15,5ОС

Охлаж-дение

производительность кВт 22,4 28,0 45,0 56,0

потребляемая мощ-ность кВт 6,40 9,06 12,86 18,16

рабочий ток А 10,8 15,2 21,7 30,6

коэффициент произ-водительности СОР 3,50 3,09 3,49 3,08

диапазон наружных температур WB -5 - +43ОС

Индекс установочной мощности внутренних блоков 50 - 130% от индекса мощности наружного блока

Типоразмеры внутренних бло-ков Р15 - Р250 Р15 - Р250 Р15 - Р250 Р15 - Р250

Количество внутренних блоков 1 - 17 1 - 21 1 - 34 1 - 43

Уровень шума дб(А 56 57 59 60

Размеры (В х Ш х Д) мм 1710х920х760 1710х920х760 1710х920х760 1710х1220х760

Вес кг 220 220 440 440

Источник: www.zubadan.kiev.ua


31

Проблемы и перспективы снижения затрат на теплоснабжение объектов в сфере ЖКХ за счет применения теплонасосных технологий

Закиров Данир Галимзянович, заведующий отделом энергосберегаю-

щих технологий и природоохранного обо-рудования (ЭТПО) Межотраслевого Научно-Исследовательского Института Экологии Топливно-Энергетического Комплекса (МНИ-ИЭКО ТЭК), генеральный директор Ассоциа-

ции энергетиков Западного Урала, д.т.н.;

Полежаев Андрей Викторович, инженер МНИИЭКО ТЭК (Пермь)

Острие решения проблем энергосбережения те-пловой энергии на сегодняшний день сосредоточе-но в жилищно-коммунальном секторе.

На отопление и горячее водоснабжение, вен-тиляцию и электроснабжение гражданских зданий расходуется в России около 30% всего добываемо-го топлива в стране.

Системами централизованного теплоснабже-ния, являющимися локальными монополиями вы-рабатывается около 1,4 млрд. Гкал тепла в год. В жилищно-коммунальном хозяйстве страны в на-стоящее время эксплуатируется порядка 68 тыс. (включая ведомственные) котельных, которые вы-рабатывают около 600 тыс. Гкал тепловой энергии в год. В большинстве городов РФ сложилась крайне неблагоприятная обстановка с содержанием энер-гетического хозяйства, где свыше 40% бюджета го-рода расходуется на теплоснабжение.

Около 50% объектов и инженерных сетей тре-бует замены, не менее 15% находится в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей еже-годно регистрируется в среднем 70 повреждений. Потери в тепловых сооружениях и сетях достигают свыше 30%, а с утечками теплоносителя ежегодно теряется более 250 млн. м3 воды. Главные резервы экономии ТЭР сосредоточены не только у потреби-теля, но и в инженерных сетях, в том числе 25–60% по теплу.

Причин такого состояния коммунальной энер-гетики много. Это и дефицит финансов, износ обо-рудования и тепловых сетей, и слабое разграниче-ние зон полномочий в коммунальной энергетике, а также отсутствие перспективных схем развития систем теплоснабжения с разработкой и внедрени-ем высокоэффективных технологий использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

В существующих условиях требуются новые подходы к решению проблемы снижения затрат на теплоснабжение: разработка комплексной програм-мы теплоснабжения, ориентированного на реализа-цию потенциала экономии ТЭР; совершенствование тарифной политики и стимулирования потребите-лей энергоресурсов; повышение эффективности использования тепловой энергии; создание дей-ственного механизма, стимулирующего снижение

затрат на теплоснабжение в сфере ЖКХ; новые научные разработки, широкий круг исследований; разработка новых энергосберегающих технологий и оборудования, основанных на вовлечение в про-цесс получения тепловой энергии ВЭР, обеспечи-вающих снижение себестоимости тепла, его потерь при выработке и транспортировке.

Существенное улучшение экономических и эко-логических характеристик производства тепловой энергии достигается с помощью теплонасосоных установок (ТНУ), позволяющих трансформировать низкопотенциальную теплоту ВЭР и возобновляе-мых природных источников до более высоких тем-ператур, пригодных для целей теплоснабжения. Кроме того, применение ТНУ дает возможность при-близить тепловые мощности к местам потребления, минимизировать протяженность тепловых сетей, рассредоточить выбросы в регионе и получать в си-стемах отопления 3-8 кВт эквивалентной тепловой энергии в зависимости от температуры низкопотен-циальных источников, затрачивая при этом 1 кВт электрической энергии.

Важнейшей особенностью ТНУ является универ-сальность по отношению к виду первичной энергии, возможность использования практически всех ви-дов энергии, поскольку компрессор ТНУ может при-водить в действие механическим, электрическим и любым тепловым двигателем. Это способствует оптимизации топливного баланса с замещением дефицитных энергоресурсов менее дефицитными видами.

Крупным преимуществом схем теплоснабжения ТНУ с электрическим приводом является их высо-кая экологическая эффективность. ТНУ расходуют в 3–4 раза меньше топлива. По сравнению с элек-троотоплением расход электроэнергии сокращается на 50–70%. Благодаря полной автоматизации ТНУ не требует постоянного обслуживания.

Как свидетельствует мировой опыт, ТНУ доволь-но интенсивно вытесняют традиционные схемы те-плоснабжения, основанные на сжигании органиче-ского топлива. ТНУ могут использоваться в качестве квартирных, домовых, квартальных и районных ис-точников теплоснабжения. Они не требуют боль-ших сроков строительства. ТНУ могут размещаться вблизи потребителей, что позволяет минимизиро-вать протяженность тепловых сетей, практически исключив потери тепловой энергии при транспор-тировке.

Согласно прогнозам МИРЭК к 2020 году в раз-витых странах 75% теплоснабжения (коммунально-го и промышленного) будет осуществляться с по-мощью тепловых насосов. Массовое производство и внедрение ТНУ осуществляется в США, Японии, ФРГ, Швеции, Канаде, Франции, Дании, Австрии, Норвегии, Нидерландах и других странах.


Россия пока существенно отстает в этой сфе-ре, хотя имеется огромный потенциал низкотемпе-ратурных ресурсов, которые можно использовать для теплоснабжения. Между тем с учетом более жестких климатических условий и более продолжи-тельного отопительного периода экономическая и экологическая эффективность от применения ТНУ у нас будет намного выше, чем в странах Европы, США и Канады.

В современных условиях факторами, способ-ствующими повышению роли теплонасосной техни-ки и стимулирующие ее развитие, являются: рост стоимости топлива, ужесточение экологических требований; повышающий конкурентоспособность ТНУ; необходимость усовершенствования и сниже-ния топливо- и капиталоемкости теплоснабжения.

Отдел энергосберегающих технологий и при-родоохранного оборудования МНИИЭКО ТЭК про-блемой использования вторичных энергоресурсов и низкопотенциального тепла занимается с 1986 г. В данном направлении достигнуты значительные теоретические и практические результаты.

В 1988 г. впервые в СССР была разработана и внедрена технология утилизации тепла оборотной воды компрессоров на шахте «Ключевская» ПО «Кизелуголь» (Пермская область) с применением тепловых насосов для улучшения охлаждения про-цесса сжатия воздуха и отопления промплощадки шахты.

В 1994 г. на основе результатов исследований был выполнен рабочий проект технологического комплекса утилизации низкопотенциального тепла шахтной воды для шахты «Зенковская» АО «Про-копьевскуголь». С помощью данной теплонасосной установки мощностью 2,4 МВт проектом предусмо-трено покрывать круглогодичную нагрузку системы горячего водоснабжения и базовую нагрузку ото-пления.

В 1995 г. был выполнен рабочий проект, пред-усматривавший применение тепловых насосов для шахты «Степановская» АО «Ростовуголь» по утили-зации низкопотенциальной теплоты хозяйственно-бытовых стоков с целью улучшения температурно-го режима их очистки.

В последние годы выполнен большой объем на-учно -исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию эффективных технологий, по-лучено около 10 патентов. Разработана опытная технология утилизации низкопотенциального тепла сбросных шахтных вод с применением компресси-онных тепловых насосов.

В 2001 году на шахте «Осинниковская» ОАО «Кузнецкуголь» в Кемеровской области впервые в России была испытана опытно-промышленная уста-новка по утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод, которая полностью покрывает по-требности горячего водоснабжения шахты и позво-ляет отключить шахтную котельную в летнее время года.

Опытная эксплуатация показала высокие технико-экономические и экологические показа-тели: снижение себестоимости вырабатываемой 1 Гкал тепловой энергии в 2,5 раза, по сравнению с теплом, получаемым от угольной котельной шахты; полное исключение вредных выбросов в атмосфе-ру, образующихся при сжигании угля, и штрафов за эти выбросы.

Значительным тепловым потенциалом распола-гают хозяйственно-бытовые стоки в коммунальном хозяйстве, используя которые можно значительно снизить себестоимость тепловой энергии.

Для снижения затрат на теплоснабжение была разработана технология утилизации низкопотенци-ального тепла неочищенных сточных вод с помощью тепловых насосов, что позволяет использовать бро-совое тепло канализационных стоков для отопления канализационной насосной станции (КНС). Осенью 2000 года на РНС-3 «Гайва» МП «Пермводоканал» указанная технология внедрена; в течение 4-х ото-пительных сезонов она полностью обеспечила по-требности насосной станции в отоплении и горячем водоснабжении. В сравнении с электроотоплением себестоимость 1 Гкал тепла снизилось в 4,6 раза. Срок окупаемости проекта составил 1 год.

Кроме того, по заказу Госстроя РФ в 2003 году в рамках НИР «Разработка методических рекомен-даций по применению теплонасосных технологий и методики расчета технико-экономической эффек-тивности ее применения в сфере ЖКХ» нами была произведена оценка экономической эффективно-сти применения теплонасосных технологий в ЖКХ в соответствии с разработанной институтом МНИ-ИЭКО ТЭК методике оценки эффективности при-менения теплонасосных технологий. Расчеты были произведены в случае замещения теплонасосными технологиями традиционных источников тепловой энергии в системах теплоснабжения, и в случае ис-пользования во вновь строящихся системах тепло-снабжения. В качестве источников тепловой энер-гии для систем теплоснабжения рассматривались котельные, работающие на газе, угле, мазуте и ото-пление электрокотлами. Мощность сравниваемых источников тепловой энергии была принята 1 Гкал/час. Продолжительность работы в году составляет 5496 часов, что соответствует продолжительности отопительного периода для г. Перми.

Полученные данные показывают, что эксплуа-тационные затраты при использовании теплонасо-сных технологий в качестве источника тепловой энергии в 3,7 раза меньше, чем при использовании электрообогрева, в 1,3 раза меньше, чем при ис-пользовании газовой котельной, в 2,4 раза меньше, чем при использовании мазутной котельной и в 1,9 раза меньше, чем при использовании угольной ко-тельной.

В прошлом году по заказу Минэнерго РФ нами были проведены научно-исследовательские работы по определению потенциала использования низко-потенциального тепла.


33

Наибольший потенциал использования имеют шахтные воды. Загрязненные и очищенные хозбы-товые стоки, техническая вода тепловых и атомных электростанций, тепловые сбросы промышленных предприятий для использования которых в усло-виях рыночной экономике становится актуальным проведение научно-исследовательских работ и разработка эффективных теплосъемников, тепло-обменников работающих в загрязненных и агрес-сивных средах и соответствующих технологий с применением тепловых насосов.

Согласно проведенных расчетов за счет отбора теплоты нетрадиционных источников и использо-вания ВЭР можно снизить теплопотребление в Рос-сии примерно на 30% , а в жилищно-коммунальном секторе до 40%, сэкономив за счет использования вторичных энергетических ресурсов - более 30 млн. т.у.т.

Тепловые насосы в перспективе найдут широкое применение в жилом и общественном секторах.

Эффективность систем теплоснабжения с при-менением тепловых насосов во многом определя-ется наличием источника низкопотенциальной те-плоты. Источниками низкотемпературной теплоты для ТНУ в коммунальном хозяйстве могут служить грунтовая вода, наружный воздух, тепло грунта, теплота канализационных стоков, загрязненных и очищенных хозбытовых стоков, а также водопро-водная вода.

Для систем теплоснабжения индивидуальных домов необходимо наличие постоянного темпера-турного потенциала. Этим требованиям отвечают грунт и грунтовые воды.

Используя температуру сбрасываемой горячей воды в квартирах, теплоту вытяжного воздуха си-стем вентиляции, кондиционирования можно сни-зить на 30-40% потребление тепловой энергии в жилом секторе.

Теплоснабжение объектов водопроводно-канализационного хозяйства городов и муници-пальных образований осуществляется, как прави-ло, от собственных источников теплоснабжения, сжигающих органическое топливо или электроко-тельных. Для теплоснабжения этих объектов можно использовать низкотемпературное тепло перекачи-ваемых ими очищенных или загрязненных хозбыто-вых стоков, а также водопроводной воды.

Как показывают исследования, температура сточных канализационных вод составляет 20–30°С и изменяется в малых пределах в течение года. При использовании ТНТ, даже при температуре кана-лизационных стоков 18–22°С, затрачивая 1 кВт-ч электрической энергии, можно получить 5–6 кВт-ч утилизированной тепловой энергии.

Опыт внедрения и 4-х летняя эксплуатация технологии утилизации загрязненных хозбытовых стоков, разработанной институтом МНИИЭКО ТЭК в МП «Пермводоканал» (г. Пермь) показывает что, при сложившихся на рынке ценах на тепловую и электрическую энергию себестоимость 1 Гкал тепла

выработанного тепловым насосом ниже стоимости централизованного теплоснабжения в 2,5 раза и в 4,6 раза ниже, по сравнению с электроотоплени-ем.

В рамках федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика» раздела «Энерго-эффективность ЖКХ» проведены работы по разра-ботке рекомендаций по применению ТНТ и методи-ки расчета технико-экономической эффективности ее использования в сфере ЖКХ. Разработанные рекомендации подтверждают широкие возможно-сти использования ТНТ для повышения эффектив-ности коммунальной энергетики и существенного снижения затрат в коммунальном энергохозяйстве на выработку тепловой энергии. В дальнейшем не-обходимо, разработать и реализовать отраслевую программу по созданию и внедрению высокоэф-фективных технологий и оборудования с примене-нием ТНУ для снижения затрат на теплоснабжение объектов жилищно-коммунального хозяйства.

В настоящее время широкое внедрение ТНТ по утилизации низкопотенциальной теплоты сдер-живается из-за перекоса цен на тепловую и элек-трическую энергию, отсутствия необходимых нормативно-законодательной базы и инвестицион-ного климата, а самое главное — недостаточного внимания и поддержки государственных и регио-нальных органов власти к данной проблеме. Для широкого внедрения энергосберегающих высоко-эффективных технологий с использованием тепло-вых насосов необходимо:

создать законодательно-нормативную базу, • способствующую внедрению технологий с применением ТНУ в жилищно-коммунальной сфере; разработать до 2010 г. государственную • Программу, предусмотрев объемы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию новых технологий; кон-струкций экономичных и эффективных тепло-вых насосов для теплоснабжения и горячего водоснабжения объектов социальной сферы и индивидуальных домов; экологически чистых хладагентов, а также необходимые финансо-вые ресурсы для их активного внедрения; Федеральной энергетической комиссии раз-• работать и предложить эффективные меры по устранению перекоса цен на тепловую и электрическую энергию позволяющую ис-пользовать ВЭР; в государственных научно-технических про-• граммах по линии Министерства образования и науки РФ ввести раздел по исследованию, созданию и внедрению новых энергосбере-гающих технологий с применением тепловых насосов для теплоснабжения объектов соци-альной и коммунальной сферы; для предприятий, внедряющих ТНУ, устано-• вить налоговые льготы, а также тарифы на оплату электроэнергии, потребляемой приво-дами тепловых насосов.

Источник: www.energo-resurs.ru/vzh.htm

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ34

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

Компания MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES пред-ставляет новую многозональную систему конди-ционирования воздуха КХ4, развивающую направ-ление VRF-систем и продолжающую традиции MHI выпускать энергосберегающее и экологически без-опасное климатическое оборудование.

Наружный блок системы КХ4 мощность 22,4 кВт и выше

На сегодняшний день в России при работе си-стем отопления и кондиционирования зданий про-исходит некоторое дублирование их функций, т.к. Система кондиционирования производит охлажде-ние помещений в летний период и нагрев поме-щений в переходный период (режим теплового насоса), а система отопления также производит нагрев помещений в холодный период. С точки зре-ния капитальных затрат экономичнее использо-вать одну систему, вместо двух. В южных странах (Испания, Италия и т. д.) с небольшими отри-цательными температурными колебаниями система кондиционирования с режимом теплового насоса обеспечивает круглогодичное поддержание темпе-ратуры помещений. Однако конструктивные осо-бенности оборудования, а именно: небольшой предел работы при отрицательных температурах, не позволяли до настоящего времени использовать ту же схему в зданиях России. Новая VRF-система кондиционирования КХ4 от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES обладает расширенным темпера-турным диапазоном работы и позволяет исполь-зовать режим обогрева до наружной температуры −20°С. Таким образом, климатические условия городов на юге России уже позволяют исполь-зовать систему кондиционирования КХ4 не только для охлаждения помещений в теплый период, но и для их обогрева в холодный. Отсюда возника-ет первый вопрос — а для каких городов возможно

использование системы воздушного теплового на-соса (коим является VRF-система кондициониро-вания КХ4) в качестве основного и единственного источника обогрева помещений? Давайте посмо-трим на расчетные температуры наружного воз-духа по параметрам «Б» для зимнего периода (см. таблицу).

Расчетные значения температуры наружного воздуха в холодный период

Город Параметры Б, ОС

Параметры А, ОС

Москва -26 -15

Санкт-Перетбург -26 -11

Владивосток -24 -16

Росток-на-Дону -22 -8

Краснодар -19 -5

Новороссийск -13 -2

Сочи -3 +2

Глядя на таблицу можно отметить следующее - фактически для всего Краснодарского края возможно использование системы КХ4 в качестве основной системы отопления зданий. Но теперь необходимо ответить на второй вопрос — а на-сколько экономично будет использование режима теплового насоса для отопления зданий? Для от-вета на него необходимо рассмотреть теорети-ческие характеристики работы тепловых насосов. Тепловыми насосами называются установки, при помощи которых осуществляется перенос энергии в форме теплоты от более низкого к более высо-кому температурному уровню, необходимому для теплоснабжения [1].

Удельная затрата работы или эквивалентной ей электрической энергии, отнесенной к единице теплоты с температурой Тв, определяется для иде-ального цикла Карно по формуле

ЭИД = 1 - ТН

ТВ (1)

где ТВ и ТН — верхний и нижний температурные уровни, °К.

Обратное значение удельной затраты работы на-зывается коэффициентом трансформации теплоты или коэффициентом преобразования. Коэффици-ент трансформации теплоты равен отношению по-лученной теплоты Тн к тепловому эквиваленту за-траченной работы. Коэффициент трансформации теплоты идеального обратного цикла Карно:

МИД = ТВ /ТН

[(ТВ /ТН) - 1] (2)


35

Для идеального цикла при 0 < ТН /ТВ < 1 безразмерное значение ЭИД < 1, а безразмерное значение МИД > 1. При снижении отношения ТН /ТВ увеличивается ЭИД и снижается МИД. В реальных компрессионных теплонасосных установках удель-ная затрата работы Э > ЭИД и соответствен-но коэффициент трансформации теплоты М < МИД вследствие:

энергетических потерь из-за необратимого • теплообмена между источником низкого по-тенциала и рабочим агентом в испарителе, а также рабочим агентом и теплоносителем по-вышенного потенциала в конденсаторе;замены детандера дроссельным вентилем;• сжатия в компрессоре перегретого пара ра-• бочего агента по необратимой политропе вместо обратимого сжатия пара в идеальной установке.

Определим теоретические характеристики те-плонасосных установок для условий России при условии, что источником теплоты служит наруж-ный воздух. Идеальный верхний температурный уровень равен температуре внутреннего воздуха в зимний период. Температуру внутреннего возду-ха можно принять 20°С или 293°К. Однако в ре-альных установках необратимость процесса тепло-обмена между рабочим агентом в конденсаторе и теплоносителем повышенного потенциала (т.е. воз-духом в помещении) вынуждает повышать ТВ. Для приемлемого теплообмена между рабочим агентом и воздухом должен быть перепад температур око-ло 200С. Следовательно, температура ТВ составит 40°С или 313°К.

Нижний температурный уровень должен быть ниже температуры наружного воздуха. Рассмотрим расчетную температуру наружного воздуха −20°С.

Тогда температура хладагента в испарителе долж-на быть не менее −30°С или 243°К.

Сейчас мы можем вычислить значения удель-ной затраты работы и коэффициента трансформа-ции теплоты:

Э = 1 — (243 ÷ 313) = 0,224

М = = 4,46 (243 ÷ 313)

((313 ÷243) — 1)

Следовательно, при тех параметрах, которые мы приняли в качестве исходных данных, мы можем максимально получить 4,46 кВт тепловой энергии, затратив 1 кВт электрической. Однако реальная величина полученной тепловой энергии будет не-сколько меньше, т. к. в расчетах мы не учли не-обратимость процессов: сжатие перегретого газа в компрессоре и дросселирование в ТРВ.

Номинальная температура наружного возду-ха, при которой приведены характеристики любых систем кондиционирования в режиме обогрева равна 7°С по сухому термометру и 6°С по влажно-му. При понижении температуры наружного воз-духа эффективность теплового насоса уменьшается (рис. 1) и при температуре −20°С для наружного блока FDCA450HKXE4 системы КХ4 составляет 2,5. Много это или мало? Смотря с чем сравнивать. Если сравнивать с системой прямого электроотопления (электрокотлы, масляные радиаторы и т. д.), то мы при использовании воздушных тепловых насосов затратим даже при температуре наружного воздуха −20°С в два с половиной раза меньше электроэнер-гии, чем в случае использования электрообогре-вательных приборов.

- 20 -10 0 100,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0


Тепл

овой

коэ

фф

ицие

нт

Рисунок 1. Эффективность теплового насоса модели FDCA450HKXE4 MHI


Если же сравнивать с газовым отоплением или отоплением от тепловой сети, то становиться кри-тичной стоимость получаемой энергии и распреде-ленная стоимость затрат на установку дополнитель-ной системы отопления (приведенные затраты). В целом для оценки затрат энергии на работу тепло-вого насоса в течение всего отопительного периода необходимо использовать не расчетные (с мини-мальной наружной температурой), а усредненные значения эффективности, которые в свою очередь зависят от средних температур отопительного пе-риода.

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

Еще один важный вопрос - а хватит ли мощности кондиционера, подобранного для условия охлаж-дения помещений в теплый период, для обогрева тех же помещений в холодный (учитывая есте-ственно снижение производительности теплового насоса при низких температурах)? Для этого давай-те обратимся к рис. 2.

На рис. 2 показаны изменения потребляемой мощности и производительности по теплу конкрет-ной модели наружного блока системы КХ4. Из гра-фика видно, что производительность наружного блока в диапазоне от 0 до 16°С практически не

меняется, а вот в диапазоне от 0 до −20°С про-исходит снижение производительности наружного блока фактически на 40%. Чтобы понять, достаточ-но ли этого для обогрева помещений здания, не-обходимо обратиться к таким величинам, как удель-ная тепловая нагрузка здания в теплый период и удельные теплопотери здания в холодный пери-од. Для теплого периода теплоизбытки помещений зависят от многих факторов: величина солнечной радиации, количество людей в помещениях, вид и количество оборудования, величина воздухооб-мена и т. д.

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

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

-20 -10 0 100

50

40

30

20

10

60кВ

т


Производительность по теплу, кВт Потребляемая мощность, кВт

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


37

Для городов Краснодарского края применение новой системы кондиционирования КХ4 от MIT- SUBISHI HEAVY INDUSTRIES не только в качестве системы охлаждения воздуха в теплый период, но и в качестве единственной системы отопления в холодный период, возможно, и оправдано. А для остальной территории нашей страны? Для ответа на этот вопрос необходим график, показывающий число часов с наружной температурой ниже опре-деленной величины. В качестве примера на рис. 3 этот график приведен для Москвы.

Из рис. 3 мы можем определить промежуток времени, в который система кондиционирова-ния КХ4 не сможет работать в качестве системы отопления например, для коттеджа в Подмоско-вье. Число часов с температурой ниже критичной (-20°С),составляет 172 ч или семь с небольшим су-ток. Весь отопительный период для Москвы равен 205 суток. Т.е. девяносто шесть процентов времени в течение отопительного периода система конди-ционирования КХ4 может работать в климатических условиях Москвы в качестве основной системы ото-пления. Интересным представляется компоновоч-ное решение, позволяющее увеличить диапазон минусовых температур для эксплуатации наружных блоков и снизить при этом величину потребляемой электрической энергии.

Не секрет, что современные здания требуют не только систем, регулирующих тепловлажностный режим помещений, т.е. систем отопления и кон-диционирования воздуха. В зданиях всегда при-сутствуют системы вытяжной вентиляции, которые выбрасывают теплый загрязненный воздух из по-мещений. Температура вытяжного воздуха в зим-ний период значительно выше, чем температура

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

Наружный блок системы КХ4 МХИ мощностью 14,6 кВт

-40 -30 -20 -10 00

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

5000

4500

4000

Чис

ло ч

асов

за

отоп

ител

ьны

й пе

риод

, ча

с


Рисунок 3. Количество часов с температурой наружного воздуха равной или ниже данной для Москвы


Для примера возьмем офисное здание с кратно-стью 2. Значит на 1 м2 площади офисного здания приходиться 6 м3/ч приточного воздуха и соответ-ственно столько же вытяжного. Расчетная произ-водительность системы кондиционирования около 120 Вт/м2 помещений. Если посмотреть на ха-рактеристики наружных блоков КХ4, то на 1 кВт производительности по теплу приходиться 300 м3/ч производительности по воздуху вентилятора наружного блока. Приводя к 1 м2 помещений, по-лучаем 38 м3/ч наружного воздуха. Для наружно-го блока важно, чтобы температура смеси была не ниже −20°С. Значит минимальная температура наружного воздуха при организации обдува кон-денсаторов вытяжным воздухом составляет:

tH = =LНБ х tC - LB x tB

LНБ - LB

38х(-20)-6х2038-6

= = -27,5ОС (3)

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

Выводы1. Благодаря расширенному температурному

диапазону и высокой энергетической эффектив-ности VRF-система кондиционирования КХ4 от MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES может быть ис-пользована в качестве основного источника теп-ла для южных регионов России.

2. Для климатических условий Москвы девя-носто шесть процентов времени в течение ото-пительного периода система кондиционирования КХ4 может работать в качестве основной системы отопления.

3. Вариант совместного конструктивно компо-новочного решения VRF-систем кондиционирова-ния и систем вытяжной вентиляции значитель-но расширяет температурный диапазон работы наружных блоков и повышает их энергетическую эффективность в режиме теплового насоса.

Литература:1. Бакластов А. М., Бродянский В. М., Голубев Б.

П. и др. Промышленнаятеплоэнергетика и теплотехника: справочник.—

М.: Энергоатомиздат, 1983.2. INVERTER DRIVEN MULTI-INDOOR- UNIT

CLIMATE CONTROL SYSTEM.MITSUBISHI Heavy Industries. 04-KX-T-092.С. В. Брух, руководитель учебного центра ком-

пании «Биоконд»Источник: www.greenb.ru

Муниципальное энергетическое планирование городов:

• Херсон• Павлоград• Краматорск• Купянск

Энергосервисная компания «Экологические Системы»

www.ecosys.com.ua


39

Свойства воды

Темпера-тура

t (ОC)

Абс. Дав-ление

p(kN/m2)

Плотностьr

(kg/m3)

Удельный объем (m3/

kgx10-3)

Теплоем-кость

Cp(kJ/kgK)

Энтропияe

(kJ/kgK)

Динами-ческая

вязкость (Centipose)

Кинема-тическая вязкость

vx106

(m2/s)

Коэффи-циент рас-ширения

bx103

(l/K)

Энтальпия(kJ/kg)

Число Прандтля

0 0,6 1000 100 4,217 0 1,78 1,792 -0,07 0 13,67

5 0,9 1000 100 4,204 0,075 1,52 21,0

10 1,2 1000 100 4,193 0,150 1,31 1,304 0,088 41,9 9,47

15 1,7 999 100 4,186 0,223 1,14 62,9

20 2,3 998 100 4,182 0,296 1,00 1,004 0,207 83,8 7,01

25 3,2 997 100 4,181 0,367 0,890 104,8

30 4,3 996 100 4,179 0,438 0,798 0,801 0,303 125,7 5,43

35 5,6 994 101 4,178 0,505 0,719 146,7

40 7,7 991 101 4,179 0,581 0,653 0,658 0,385 167,6 4,34

45 9,6 990 101 4,181 0,637 0,596 188,6

50 12,5 988 101 4,182 0,707 0,547 0,553 0,457 209,6 3,56

55 15,7 986 101 4,183 0,767 0,504 230,5

60 20,0 980 102 4,185 0,832 0,467 0,474 0,523 251,5 2,99

65 25,0 979 102 4,188 0,893 0,434 272,4

70 31,3 978 102 4,190 0,966 0,404 0,413 0,585 293,4 2,56

75 38,6 975 103 4,194 1,016 0,378 314,3

80 47,5 971 103 4,197 1,076 0,355 0,365 0,643 335,3 2,23

85 57,8 969 103 4,203 1,134 0,334 356,2

90 70,0 962 104 4,205 1,192 0,314 0,326 0,698 377,2 1,96

95 84,5 962 104 4,213 1,250 0,297 398,1

100 101,33 962 104 4,216 1,307 0,281 0,295 0,752 419,1 1,75

105 121 955 105 4,226 1,382 0,267 440,2

110 143 951 105 4,233 1,418 0,253 461,3

115 169 947 106 4,240 1,473 0,241 482,5

120 199 943 106 4,240 1,527 0,230 0,249 0,860 503,7 1,45

125 228 939 106 4,254 1,565 0,221 524,3

130 270 935 107 4,270 1,635 0,212 546,3

135 313 931 107 4,280 1,687 0,204 567,7

140 361 926 108 4,290 1,739 0,196 0,215 0,975 588,7 1,25

145 416 922 108 4,300 1,790 0,190 610,0

150 477 918 109 4,310 1,842 0,185 631,8

155 543 912 110 4,335 1,892 0,180 653,8

160 618 907 110 4,350 1,942 0,174 0,189 1,098 674,5 1,09

165 701 902 111 4,364 1,992 0,169 697,3

170 792 897 111 4,380 2,041 0,163 718,1

175 890 893 112 4,389 2,090 0,158 739,8

180 1000 887 113 4,420 2,138 0,153 0,170 1,233 763,1 0,98

185 1120 882 113 4,444 2,187 0,149 785,3

190 1260 876 114 4,460 2,236 0,145 807,5

195 1400 870 115 4,404 2,282 0,141 829,9

200 1550 863 116 4,497 2,329 0,138 0,158 1,392 851,7 0,92

220 0,149 1,597 0,88

225 2550 834 120 4,648 2,569 0,121 966,8

240 0,142 1,862 0,87

250 3990 800 125 4,867 2,797 0,110 1087

260 0,137 2,21 0,87

275 5950 756 132 5,202 3,022 0,0972 1211

300 8600 714 140 5,769 3,256 0,0897 1345

325 12130 654 153 6,861 3,501 0,0790 1494

350 16540 575 174 10,10 3,781 0,0648 1672

360 18680 526 190 14,60 3,921 0,0582 1764

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫАдрес: ООО ЭСКО «ЭкоСис»

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

Тел./факс:e-mail:

Веб:

(+38 061) 224 - 66 - [email protected]

Форма заявкиЗаполните, пожалуйста, купон подписчика и перешлите на его e-mail: [email protected] или по факсу (+38 061) 224 - 66 - 86, или вышлите в редакцию по адресу: Украина, 69035, г. Запорожье, проспект Маяковского, 11, ЭСКО «ЭкоСис»

Купон подписчикаНазвание организацииСтрана

Город

Почтовый индекс

Адрес доставкиКонтактное лицо

Контактный телефон (с кодом города)ФаксE-mail

На отдельные номера

Варианты издания Отметить Номер Год выхода Кол-во

Стоимость ед.Итого

грн. руб. $печатное электронное №_____ 260

70910250

3510

печатное электронное №_____ 260

70910250

3510

печатное электронное №_____ 260

70910250

3510

Полугодовая и годовая подписка

Версии журнала Отметить вариантСтоимостьГрн. Руб. $

Печатная версия журнала: • 6 месяцев (3 номера) 780 2750 100 • 12 месяцев (6 номеров) 1560 5500 200Электронная версия журнала: • 6 месяцев (3 номера) 210 740 28 • 12 месяцев (6 номеров) 420 1470 55

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

Журнал ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ № 1 (4) / 2012

Приложение к журналу ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ -

информационный бюллетень

Руководство по проектированию промыш-ленных холодильных машин Danfoss

Руководство по проектированию и монта-жу тепловых насосов для отопления и го-рячего водоснабжения Dimplex

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

Технические данные. Система нагрева воды с выносным теплообменником. Компрессорно-конденсаторные блоки Power Inverter Zubadan. Mitsubishi Electric

Тепловые насосы Mitsubishi Electric

Системы тепловых насосов Roth. Экологиче-ское отопление и охлаждение

Обзор рынка тепловых насосовMasanobu Sasaki. Возобновляемая энер-гетика и тепловые насосы в Японии 4

Carmine Casale. Применение тепловых насосав в Италии 8

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

14

А. Л. Петросян. Перспективы применения геотермальных тепловых насосов в усло-виях республики Армения

22

Воздушные тепловые насосыКомбинированное теплоснабжение воз-душными тепловыми насосами в условиях холодного климата

26

Тестирование тепловых насосов

Michael Eschmann. Влияние распростра-нения тестирования тепловых насосов на развитие рынка теплонасосного оборудо-вания

32

Heinrich Huber, Gernot Glasner. Анализ теплонасосных систем с помощью иссле-дования стандартной методологии мони-торинга

34

А. Трубий. История одного теплового на-соса или несколько шагов к бережливому отоплению

42

Проекты применения тепловых насосов в странах СНГ

Д. В. Сорока. Расчет экономической эффективности установки системы ото-пления мотеля «Бабушкин сад» на базе геотермального теплового насоса IVT

44

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

47

Новые технологии тепловых насосов

Belal Dawoud. Потенциал технологии сорбционных тепловых насосов с газо-вым двигателем

52

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 энергетиче-

ских ресурсов

РЕШЕНИЯ ДЛЯ МУНИЦИПАЛИТЕТОВ И КОММУНАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ• Разработка муниципальных энергетических планов и стратегий модернизации си-

стем 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 пред-

приятий с использованием бюджетных и внебюджетных средств • Финансирование проектов энергоэффективной модернизации коммунальных пред-

приятий с использованием заемных средств • Комбинированное финансирование, лизинг, аренда и товарный кредит

ООО ЭСКО «Экологические Системы»Украина, 69035, г. Запорожье, пр. Маяковского 11тел. (061) 224 68 12, тел./факс (061) 224 66 86

www.ecosys.com.ua E-mail: [email protected]

Энергосервисная компания

Экологические Системы

heat pumps, #1-2012

Documents