Тепловые насосы в системах отопления и кондиционирования

Главное, что отмечают все эксперты по климатическому оборудованию: налицо практический интерес российского потребителя к тематике тепловых насосов. Энергетики и климатехники, проектировщики и менеджеры все больше обращают свое внимание на конкретные примеры использования тепловых насосов как альтернативы традиционному оборудованию для отопления и кондиционирования жилых зданий и промышленных объектов. Инженеры по эксплуатации СВК "Ирис Конгресс Отеля" рассказывают, что практически еженедельно к ним обращаются технические специалисты, дабы собственными глазами увидеть как работает кольцевая тепло насосная система. Год назад этот отель был единственным в России объектом, где стояла масштабная система, построенная на тепловых насосах (системе уже более 15 лет). Сегодня количество крупных объектов, где установлены Тепловые Насосы, перевалило за два десятка.

Тепловой насос и будущее нашей столицы, внезапно увеличившейся почти в два с половиною раза по мановению рук президента РФ, мэра Москвы и губернатора Московской области — понятия, казалось бы, совсем не совместимые. Потому как доселе купить тепловой насос старались, наоборот, жители отдалённых от столицы местностей. Где ни газа, ни угля, ни дров, ни дизельного топлива по прожиточной цене. И где владелец коттеджа, дачного, просто деревенского дома поневоле вынужден согласиться: гарантирует нормальный температурный режим круглый год почти исключительно тепловой насос. Отопление же из невозобновляемых источников — себе дороже, а обществу — откровенно не только расточительно, но и вредно, ибо — удар по экологии. Что же касается обитателей столичных многоэтажек, то им как бы в паспорте прописано материально содержать городские тепловые или -личные кондиционирующие коммуникации, если контролирующие органы будут не против.

 

Тепловые насосы для отопления – мировой тренд

 

Однако здесь не всё так просто, как многие могут подумать. Энергосберегающие технологии, альтернативная энергетика, тепловой насос, отопление за счёт энергии земли, воды, солнца, ветра — общемировой тренд. И купить тепловой насос, чтобы потом его установить, причём, не только в личном загородном доме, но и в городском административном, деловом центре — это отнюдь не прихоть отдельных деятелей, а, что называется — норма жизни. Мягко выражаясь, далеко не нищие в энергетическом отношении страны, как например США или Норвегия, на законодательном уровне побуждают как бизнес, так и граждан обратить внимание на такое понятие, как тепловой насос, отопление и даже охлаждение при помощи которого, т.е. кондиционирование — приоритетное направление государственной политики в деле реализации прав человека на нормальную температуру воздуха внутри жилых, производственных и прочих помещений. В общем, всё идёт к тому, что тепловой насос во многих развитых странах мира, если не в большинстве, уже в ближайшие десяток-полтора лет станет доминирующим фактором не только загородных, но и городских коммуникационных систем.

 

Тепловой насос отопления – лучшее решение

 

В этой связи представляется вполне очевидным и оправданным, чтобы наши федеральные, региональные, городские и пригородные власти наконец-то решили для себя, что они будут дальше делать, в частности, при заполнении столичного пространства между Киевским и Варшавским шоссе нового поколения архитектурой? Конечно, доминирующим в теплоснабжении наверняка будет желание подвести ко всем новостройкам газовые трубы и электрические кабели. Но, всё-таки, не может в сознании искреннего поклонника энергетических альтернатив, в особенности таких, как тепловой насос, не тлеть и надежда, что найдутся умные головы и скажут: «Ребята, давайте-ка везде, где только можно, установим тепловой насос. Как это сделали наши соседи по климатическим зонам». И пусть температура во вновь возведённых квадратных и кубических метрах идёт не на основании ежемесячных платежей, а просто потому, что так надо. Что просто так договорились с проточной водой, с подземным теплом, с прочими естественными источниками энергии. И «вторая договорная сторона» согласилась войти и в положение, и в дом.

 

Купить тепловые насосы

 

Сейчас купить тепловой насос всё ещё действительно дорого. Виной этому – недостаток средств у производителей на инвестирование в технологические усовершенствования конструкции, чтобы тепловой насос, отопление и охлаждение, если устройство реверсивного типа, был доступен на как можно больших площадях. И если государство, наше родное правительство и его органы поступят так, как поступают аналогичные органы в США, Норвегии, а в Швеции – так и вообще в передовых для мира масштабах, выделяя субсидии на покупку альтернативных источников энергии, обязывая производителей производить подобные устройства для государственных нужд, то тогда и у нас купить тепловой насос по гораздо более приемлемой, чем сейчас, цене будет действительно реально.

 

 

 

Прайс лист на немецкие тепловые насосы смотрите на сайте в разделе Цены DR

Первые аквапарки закрытого типа в мире появились на рубеже 70-80х годов прошлого века. В мире таких объектов построено не более 20-ти. Проблема заключается в оптимизации стоимостных показателей всех частей проекта, сегодня определен уровень стоимостных показателей рентабельного объекта, который может колебаться в диапазоне от 15 до 30 млн. долларов США. (по инф. Ingenieur-Buro Gansloser GmbH Германия).

 

   Решая основную задачу оптимизации стоимостных показателей проекта, перед проектировщиком возникает многокритериальная проблема, и главная ее составляющая лежит в подходе к созданию теплового контура здания аквапарка.

 

Закрытый аквапарк - это сложное гидротехническое сооружение с искусственным климатом, предназначенное для оздоровления широкого возрастного круга людей.

 

 

Водная поверхность бассейнов является интенсивным источником испарения. При нормальной температуре воды в бассейнах аквапарка + 26 С, температуре воздуха + 27 С и относительной влажности 60% с каждого квадратного метра зеркала бассейнов выделяется 230г воды в час. В результате создаются неблагоприятные микроклиматические условия, и происходит конденсация паров воды на относительно холодных ограждающих конструкциях. Это приводит к запотеванию окон, намоканию стен, разрушению внутренней отделки помещений, образованию плесени, коррозии. Особенно опасной является коррозия арматуры железобетонных конструкций, а также образование трещин в кирпичной кладке и шлакобетонной кладке при замерзании влаги, проникающей под действием конденсации в толщу наружных ограждений. Печальным итогом в ряде случаев является полное разрушение здания либо его непригодность к дальнейшей эксплуатации.

Следовательно, решение задачи осушения воздуха внутри влажной зоны аквапарка весьма важная задача, наиболее экономичным и эффективным способом борьбы с избыточной влажностью является так называемый конденсационный. Для акваторий общей площадью более 2000м2 воздуха должны применяться установки центрального кондиционера большой производительности, около 100 000 м3/ч. В составе установки имеются теплообменники диагонального типа (рекуператор) и работающий в реверсивном режиме тепловой насос. Конструктивно тепловой насос позволяет менять режим работы с зимнего на летний и наоборот. При такой производительности желательно добиться коэффициента энергетической эффективности с показателем 4:1, т. е. на каждый кВт потребляемой энергии отдаваемая мощность должна составлять 4 кВт. Учитывая, что аквапарки представляют собой объекты высшей категории энергетической насыщенности, указанные показатели эффективности, приводящие к 4-х кратному снижению соответствующих эксплуатационных затрат, дают весьма ощутимую годовую экономию со сроком окупаемости необходимых капитальных вложений в несколько лет.

 

При проектировании аквапарка необходимо учитывать подвижность воздуха и распределение его потока по помещению. Воздух, подаваемый в помещение после обработки в системе осушения, - сухой и теплый, выпадение влаги из него гораздо меньше, чем из застойного, уже охладившегося воздуха. Поэтому обработанный приточный воздух лучше всего подавать по периметру акватории на небольшой высоте над уровнем воды. А вот вытяжку предпочтительно устраивать в верхней части здания аквапарка с четырех сторон помещения. Циркуляцию воздуха над поверхностью воды желательно организовать так, чтобы насыщенный влагой воздух "прижимался" к поверхности воды; при таком условии испарение с поверхности воды меньше.

 

Закрытые аквапарки - наукоемкие объекты, где находят свою реализацию многие научные разработки из различных областей науки, требующие от проектировщика высокой профессиональной культуры и широкого научного кругозора. Принимая решение о создании проекта закрытого аквапарка, проектировщик берет на себя большую ответственность, которая обусловлена прежде всего высоким уровнем стоимостных показателей проекта, а так же высокий уровень эксплуатационных затрат аквапарка не оставляет шанса на ошибку при выборе материалов конструкций здания и при принятии технических решений устройства инженерных систем. Все участники проекта должны понимать, что аквапарк - высокорентабельный объект и его рентабельность связана с применением новейших разработок в области технических наук.

Области применения тепловых насосов

• Теплонасосы для индивидуального жилья;
• Теплонасосы для офисных, производственных, складских помещений;
• Теплонасосы для многоквартирного жилья и санаторно-гостиничных комплексов;
• Теплонасосы для технологических процессов;
• Теплонасосы для кафе, аптек, АЗС, телефонных подстанций;
• Совмещение системы теплоснабжения на основе теплового насоса с системой центрального отопления.
• Теплонасосы очень эффективны в сельском хозяйстве для обогрева фермерских хозяйств, коровников, свиноферм, тепличного хозяйства и т.д.Особенно эффективны в тех хозяйствах, где широко применяется  переработка навоза. Причем не только в Биогаз, который лучше использовать для получения электроэнергии...

 

Эффективность от применения тепловых насосов повысится многократно, если использовать их наряду с газовыми энергоресурсами, в том числе полученными от переработки навоза-БиоГаза в фермерских хозяйствах...Получаем электроэнергию и тепловую энергию много раз дешевле аналогов...

Особенности внедрения геотермальных технологий для малоэтажного строительства в России на примере Ярославской области

К.т.н. М.И.Калинин, руководитель сектора; д.т.н., академик РАЕН Б.Н.Хахаев, генеральный директор, ОАО" НПЦ "Недра", г. Ярославль

Успешное экономическое развитие регионов России, создание благоприятных конкурентных условий для бизнеса, повышение жизненного уровня населения, реализация национального проекта "Доступное и комфортное жилье – гражданам России" во многом зависят от использования современных энергоресурсосберегающих и экологически эффективных технологий на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). С учетом проблем энергетической и экологической безопасности, ежегодного роста цен на энергоносители и других факторов, эти технологии все шире внедряются в мировую практику и позволяют обеспечить высокий уровень замещения ископаемого топлива, экологическую чистоту и независимые от поставщиков топлива схемы энергообеспечения.

Энергетические ресурсы ВИЭ практически неисчерпаемы и, как правило, многократно превышают потребности регионов. Среди ВИЭ в России - по ресурсной базе, доступности почти в любом регионе и в любое время года и суток – наиболее привлекательным выглядит использование геотермальной энергии, в т.ч. -представленной малыми глубинами залегания (до 100-200 м), в виде низкопотенциального тепла верхних слоев грунта. Так, оцененные, на примере Ярославской области, приповерхностные геотермальные ресурсы, только до глубины 100м, составляют примерно 2,0 – 2,5 млн. т у. т. в год, то есть не менее 30 – 40% всей теплопотребности региона ежегодно[1].

Наиболее распространенной в мире геотермальной технологией, в особенности- для малоэтажных объектов, является использование тепла приповерхностного грунта с помощью мелких скважинных теплообменников (СТО) и тепловых насосов[1-6]. Как показала мировая практика и первый отечественный опыт, в т. ч.-приобретенный в Ярославской области на пилотной установке для теплоснабжения школы в д.Филиппово [3], низкопотенциальное тепло грунта можно эффективно трансформировать с помощью тепловых насосов (ТН) до температурного уровня, необходимого потребителю, включая жилой, промышленный сектор и объекты другого назначения. Поэтому общее число установленных в мире грунтовых тепловых насосов, в пересчете на среднюю тепловую мощность 12 кВт, перевалило за миллион [4]. Различные варианты этой технологии (схема на рисунке 1) могут обеспечить нагрузки отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, технологического холодоснабжения и горячего водоснабжения потребителей. Способность СТО к аккумулированию в грунте тепла и холода от дополнительных энергоисточников позволяет удачно сочетать тепло Земли с другими видами ВИЭ из окружающей природной среды ( прямым использованием солнечной энергии, энергией ветра и др.) и стоками тепла техногенного происхождения.

 

Рис. 1 – Способы поставки и монтажа скважинных теплообменников (фото из журналов "Geothermische Energie") и схема теплоснабжения коттеджа с использованием низкопотенциального тепла приповерхностного грунта

читать далее>>>

Система SANYO ECO G Multi с газовым тепловым насосом (GHP)

(DC Inverter / R410A)

 

Уникальная разработка компании SANYO ECO G Multi создана для установки на объектах, где существуют определенные ограничения в энергоснабжении зданий.

Как известно, в качестве привода в компрессорах климатической техники используются электродвигатели переменного и постоянного тока. SANYO предлагает использовать в качестве привода компрессора двигатель внутреннего сгорания (двигатель, в основе которого заложена конструкция автомобильного мотора, модифицированная для значительного увеличения его долговечности) работающий на природном газе. Отсюда и название – кондиционер с газовым тепловым насосом (GHP –Gas Heat Pump).

Энергопотребление в системе сведено к минимуму в связи с применением только для вспомогательных устройств, таких как вентилятор и т.п. Основным преимуществом GHP является то, что у газового двигателя, по сравнению с электромотором, около половины вложенной энергии возвращается путем использования тепла охлаждающей жидкости и выхлопных газов.

    В системе ECO G Multi применен модифицированный автомобильный двигатель, работающий по циклу Миллера. Этот тепловой цикл был предложен в 1947 г. Его особенность состоит в том, что в нем изменено время запирания всасывающего клапана по отношению к базовому двигателю, в результате чего изменяется реальная степень сжатия. Это позволяет более эффективно управлять двигателем на малых нагрузках и снизить так называемые насосные потери и потери на выхлоп. В результате была достигнута более высокая эффективность двигателя по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания в том числе и по потреблению горючего) и значительно повышен его ресурс.
    Обороты двигателя управляются процессором в соответствии с потребностями помещения. Кроме того, новые модели стандартно оборудуются функцией сбережения энергии, которая автоматически определяет условия работы внешнего блока и, соответственно, контролирует общую эффективность компрессора/газового двигателя для достижения оптимальных показателей.

Наивысший КПД системы ECO G Multi достигается при использовании 100% пропана, теплотворная способность которого составляет 40 МДж/100 м?, для иного состава газа КПД изменяется в пределах ±5%. Благодаря примененной системе чистого сгорания природного газа, основанной на управлении составом горючей смеси методом обратной связи, выделение в атмосферу оксидов азота уменьшено на 40%.

 

 

 

Преимущества применения тепловых насосов при больших проектах

• Один аппарат для отопления и климатизации. Климат контроль
• Возможность пассивного использования холода земли (при вертикальных зондах).
• Очень хороший КПД при активном охлаждении через тепловой насос, так как конденсационная теплота отводится через землю, при этом достигается значительно более низкий температурный уровень, чем при обычных кондиционерах.
• Для каждого проекта разрабатывается оптимальная гидравлическая система (по желаниию).
• Возможность 2-х ступенчатого регулирования мощности теплового насоса (в зависимости от серии ТН: 50/100%, 66/100% и 75/100%).
• Возможность дистанционного управления каждого ТН.
• Очень низкие затраты на техническое обслуживание.
• Не нужен подвод газа, топливный бак.
• В сравнении с газовым или с жидкотопливным отоплением нет выбросов СО 2.

 

Перспективы использования тепловых насосов

Мировой и отечественный опыт использования теплонасосов

  По данным электронного журнала энергосервисной компании «Экологические системы» (Москва) сегодня в мире работает свыше 10 млн. теплонасосов различной мощности - от нескольких киловатт до сотен мегаватт. Так, в США около 30% административных и жилых зданий оборудованы теплонасосами. В Швеции только за три года, с 1984 по 1986 год, было введено в эксплуатацию 74 крупные (от 5 до 80 МВт) теплонасосные станции. Так, например, Стокгольмская теплонасосная станция, используя тепло воды Балтийского моря, производит 320 тыс. кВт тепловой энергии, себестоимость которой на 20% ниже, чем у газовой котельной.

  Рынок тепловых насосов в мире достаточно устойчив к конъюнктурным колебаниям и составляет примерно один миллион продаж в год.

  По прогнозу Мирового Энергетического Комитета (МИРЭК), к 2020 году в передовых странах доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов составит не менее 75%.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что в мировой практике меняется стратегия теплоснабжения: происходит переход от традиционного сжигания органического топлива к использованию тепловых насосов для получения рассеянного или сбросного техногенного тепла, имеющего температуру от 5 до 35°С.

  Кроме того, за рубежом фирмы, устанавливающие у себя теплонасосы, имеют льготы от снижения налога на прибыль, получаемую от их применения, до прямых дотаций государства, частично возмещающих затраты на их приобретение, например, в Австрии и Германии.

  Почему же мировое сообщество явно кардинально меняет стратегию выработки тепла для теплоснабжения, а Россия продолжает и дальше использовать устаревшие технологии?

Причины здесь, видимо, в следующем:

• недостаточная информированность об альтернативных источниках тепла руководителей и технических специалистов;
• отсутствие федеральных и региональных (кроме Красноярского края и Новосибирской области) программ внедрения теплонасосного теплоснабжения.

  Эффективность же применения тепловых насосов в России будет более высока, чем в большинстве развитых стран, из-за жестких климатических условий и значительно более продолжительного отопительного периода, достигающего от 200 до 250 дней в году.

  Несмотря на отсутствие больших подвижек в деле внедрения теплонасосной техники в России в целом, в ряде регионов она начинает использоваться.

  В 1998 году пущена в эксплуатацию система теплоснабжения средней школы в деревне Филиппово Ярославской области, ведется строительство крупной (более 1,5 МВт) системы теплоснабжения первого в Москве и в России аквапарка. Система тепло-насосного горячего водоснабжения заложена в проект экспериментального энергоэффективного многоэтажного жилого дома в микорайоне Никулино-2 г. Москвы, разработка которого ведется в рамках Долгосрочной научно-технической программы “Энергосбережение в городе Москве”, реализуемой Миннауки России совместно с московским правительством. Сооружается ряд объектов с тепловыми насосами в московском городском парке “Фили”, где помимо традиционных технико-экономических проблем подключения к городским тепловым сетям, возникают серьезные проблемы охраны окружающей среды (прокладка теплотрасс в парковой зоне) и др.

 

Комплексные системы отопления:
тепловой насос и водяной теплый пол

 

Теплый пол и Тепловой насос – это наиболее эффективное сочетание. Энергия не только производится» экономно, но и экономно используется! Водяной теплый пол - низкотемпературная система отопления (температура теплоносителя 30-45 градусов). Если же сравнивать её с традиционной (радиаторной-температура теплоносителя 70-95 градусов) системой отопления, то экономия тепловой энергии может достигать до 40-50%. Отношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой энергии тепловым насосом (КПД) во многом зависит от системы отопления, для которой поставляет тепло тепловой насос: чем меньше расчетная температура теплоносителя, тем больше эффективность теплового насоса. В силу технических ограничений температура, подаваемая в систему отопления из теплового насоса, не превышает 55С, причем температура обратной воды не должна превышать 50 градусов.
При радиаторной системе отопления необходимо специально рассчитывать отопительные приборы, чтобы использовать теплонаносную установку.
При использовании системы отопления водяной теплый пол никаких специальных расчетов не требуется.

 

Эти системы созданы друг для друга!