Главная >  Инвестиции 

 

Тепловые насосы в жилых помещениях. Тепловые насосы известны давно и считаются изделием эффективным, надежным, срок службы которого никак не меньше, а иногда и больше, чем у другого вентиляционно-отопительного оборудования (HVAC). Их уже всерьез рассматривают в качестве следующего шага на пути развития отопления, все более ориентирующегося на требования окружающей среды. Несмотря на то что в Европе они достаточно широко применяются, остаются еще широкие возможности для их распространения как в новом строительстве, так и в реконструируемом жилом фонде на смену традиционным отопительным котлам. В данной статье мы хотели бы рассмотреть подробнее, что же такое тепловой насос, каковы его потребительские свойства, сферы применения и возможные перспективы роста спроса.
До сегодняшнего дня тепловой насос представлялся главным образом как агрегат или некая система, предназначенная в первую очередь для кондиционирования воздуха, способная также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в зимний период. На самом деле характеристики этого оборудования стремительно меняются, и уже во многих странах Европы тепловой насос сменил, что называется, «ориентацию»: первым делом потребности в тепле, а охлаждение – потом. Больше того, зачастую тепловой насос уже используется только для отопления.

 

A.Briganti

 

Первые два фактора в наибольшей степени способствовали росту внимания к использованию альтернативных источников энергии, в частности, солнечной. Однако, несмотря на многообещающие результаты, альтернативные источники энергии пока еще не вышли на уровень оптимального соответствия ожиданиям массового потребителя.
В этом смысле большие надежды подают именно тепловые насосы, их распространение выражается уже весьма внушительными цифрами. Достаточно сказать, что в Италии по данным на 1996 год общее число установленных тепловых насосов составляло 800 000, главным образом – реверсивных сплит-кондиционеров.
Такое негласное приятие тепловых насосов, не требующее масштабных кампаний по ознакомлению с системой широкой публики, полагаем, есть наилучшее подтверждение того, что сама система вполне приемлема для потребителя и может получить дальнейшее распространение, включая такие применения, где до сих пор она вряд ли предполагалась.

 

Такая смена потребительской ориентации обусловлена произошедшей за последние два десятилетия трансформацией подходов западного мира:
озабоченностью качеством воздуха, необходимостью решения проблемы парникового эффекта, создаваемого отопительными системами;
поиском альтернативных экологических решений на смену традиционному отоплению посредством сжигания ископаемого топлива;
повышением эффективности и надежности тепловых насосов вследствие эволюции рефрижераторных технологий, разработки новых спиральных (англ. – scroll) компрессоров и пр.;
уменьшением вредного воздействия рефрижераторных систем на среду вследствие разработки новых хладагентов HFC.

 

Существуют самые разные варианты классификации тепловых насосов. Здесь мы ограничимся делением систем по их оперативным функциям на четыре основных категории:
Тепловые насосы только для отопления, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении и/или приготовления горячей санитарной воды.

 

Категории, виды и функции тепловых насосов

 

Наиболее распространенными являются реверсивные аппараты класса «воздух-воздух». Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно.
Интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха.

 

Существует обширное поле деятельности по замене котлов низкотемпературных отопительных систем на основе теплоизлучающих полов или стеновых панелей либо вентиляционно-конвекторными, либо тепловентиляционными установками. Перспективы замены чрезвычайно интересны, поскольку существующий административно-жилой фонд, как правило, испытывает определенные проблемы с дымоотводами и дымоходами и проблемы безопасности в целом.
Тепловой насос, который в принципе не имеет таких проблем, представляется в этих случаях идеальным вариантом замены.
Тепловые насосы отопительные и холодильные, применяемые для кондиционирования помещений в течение всего года.

 

Стандарты ASHRAE по тепловым насосам
(ASHRAE – Американское общество инженеровпо отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха)

 

Подогрев воды может осуществляться либо отбором тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.
Использование только отбора тепла перегрева целесообразно, когда требуется только отопление помещений.
Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух.
Тепловые насосы бывают как моновалентные, так и бивалентные.
Различие между двумя видами состоит в том, что моновалентные насосы рассчитаны таким образом, чтобы полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении.
Напротив, бивалентные тепловые насосы рассчитаны, чтобы полностью покрыть потребность в охлаждении и только в объеме от 20 до 60% тепловую нагрузку зимнего периода и от 50 до 95% сезонной отопительной потребности.
У бивалентных тепловых насосов пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительных источников отопления, чаще всего газовых или жидко-топливных котлов.
В жилом фонде в странах Южной Европы тепловые насосы зачастую относятся к классу реверсивные «воздух-воздух» (главным образом, разводные либо моноблок, при этом и те, и другие с прямой подачей воздуха).
Справедливости ради надо сказать, что постепенно ширится предложение тепловых насосов класса реверсивные «воздух-вода», чаще всего поставляемых в комплекте с расширительным баком и насосным агрегатом.
По отдельному заказу поставляется накопительный резервуар. Такие насосы можно врезать непосредственно в существующие водопроводные системы, обеспечивающие отопление посредством теплых полов или стеновых панелей, взамен отопительных котлов.
В новостройках тепловые насосы класса «воздух-воздух» отлично сочетаются с вентиляционно-конвекторными системами при работе и в летний, и в зимний периоды.
В Германии и других странах Северной Европы только для отопления распространены тепловые насосы, которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. В торгово-административных зданиях системы на основе тепловых насосов могут быть с централизованным распределением воздуха либо с приготовлением горячей/холодной воды, распределяемой по одному или нескольким водопроводным контурам.
При наличии нескольких отдельных зон обслуживания для обеспечения индивидуальной «участковой» климатизации в здании устанавливается соответствующее число тепловых насосов.
В зданиях средних и больших размеров эффективной будет , включающая столько реверсивных тепловых насосов, сколько имеется участков или помещений для обслуживания.
У тепловых насосов нового поколения охлаждающая жидкость уже почти повсеместно заменяется на R 407C.

 

Название

 

Код стандарта

 

Стандарт 37*

 

Год публикации

 

1988

 

Методы тестирования унитарного кондиционирования воздуха и теплонасосное оборудование

 

Метод тестирования комнатного кондиционирования воздуха и отопительная мощность терминала системы кондиционирования воздуха

 

Стандарт 58 (RA 9 *

 

Стандарт 116*

 

1986

 

1995

 

Методы тестирования сезонной производительности унитарных кондиционеров воздуха и тепловых насосов

 

Методы тестирования производительности устройств кондиционирования помещений и водонагревателей, в том числе с отбором тепла перегрева

 

Стандарт 137*

 

Перепечатано с сокращениями из журнала RCI.
Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

 

1995 (*) Утверждены Американским Национальным Институтом Стандартов

 

Данные системы применяются главным образом в зданиях, где имеется множество помещений: административные здания, жилые дома, гостиницы, мотели, торговые центры и пр. В торговых центрах их стали применять не так давно. На самом деле кольцевые водяные системы известны с 1960 года. Накопленный с тех пор опыт эксплуатации показывает, что по своей надежности они вполне могут соперничать с традиционными системами.
В Соединенных Штатах их доля на рынке охватывает 4%, что составляет более миллиона установленных агрегатов. На 60% их использование идет в новом строительстве, остальные 40% – в реконструируемом. В Европе такие системы только появились.

 

Преимущества и ограничения замкнутых водяных систем

 

Кольцевая водяная система состоит из некоторого количества автономных реверсивных кондиционирующих теплонасосных установок типа «вода-воздух», соединенных, как правило, в замкнутый гидравлический контур двумя трубопроводами – прямым и обратным.
В состав системы входят также градирня и теплогенератор (котел) (см. рис. А).
В замкнутом контуре циркулирует горячая вода, ее температура в течение всего года поддерживается на уровне от 18 до 320С. Вода питает кондиционеры. Замкнутый водяной контур работает и как источник тепла, из которого потребляют энергию системные агрегаты, находящиеся в режиме теплового насоса, и как источник холода, куда агрегаты в режиме охлаждения «сбрасывают» тепло. Если число агрегатов, находящихся в режиме отопления, равно числу агрегатов, работающих на охлаждение, то система самоуравновешивается, для нее не требуется тепловая энергия извне и отпадает необходимость перерабатывать тепло. Во всех остальных случаях системе может требоваться либо дополнительное тепло, либо отвод излишнего тепла наружу. На практике в зимний период, когда температура воды стремится опуститься ниже уровня 210С, включается котел дополнительного обогрева, и, наоборот, летом, когда температура превышает 290С, включается охлаждающая башня.

 

Принцип действия

 

Основные преимущества замкнутых теплонасосных систем:
непрерывность работы системы: даже если выйдут из строя один или несколько агрегатов, их изолируют и будут восстанавливать, что никак не повлияет на работу остальных;
одновременная возможность обеспечения охлаждения и отопления: тепловые насосы класса «вода-воздух», подключенные к водопроводному контуру, в зависимости от потребностей пользователей обеспечивают тепло или охлаждение;
КПД тепловых насосов класса «вода-воздух» процентов на 20–30 выше, чем КПД конденсирующих воздушных агрегатов, соответственно, ниже энергопотребление.

 

Преимущества

 

Основными недостатками такого рода систем являются:
шум, генерируемый автономными агрегатами, установленными в помещении;
пространство, забираемое в помещении под установку агрегата;
в случае необходимости проведения работ по техническому обслуживанию агрегата такие работы проводятся непосредственно в обслуживаемом помещении.

 

Недостатки

 

Индекс

 

Нормативы UNI по тепловым насосам

 

Дата публикации

 

Заголовок

 

Рефрижераторные установки и тепловые насосы. Требования по технической и экологической безопасности. Основные требования.

 

UNI EN 378-1

 

UNI EN 814-1

 

30.11.1996 г.

 

28.02.1999 г.

 

Кондиционеры и тепловые насосы с электрическим компрессором. Охлаждение – термины, определения и назначение.

 

Кондиционеры и тепловые насосы с электрическим компрессором. Охлаждение – испытания и требования к маркировке.

 

UNI EN 814-2

 

UNI EN 814-3

 

28.02.1999 г.

 

28.02.1999 г.

 

Кондиционеры и тепловые насосы с электрическим компрессором. Охлаждение – требования.

 

Кондиционеры, тепловые насосы и влагопоглотители с компрессорами с электрическим приводом – измерение воздушного шума. Определение уровня звуковой мощности.

 

UNI ENV 12102

 

Стандарты ARI по тепловым насосам
(ARI – Институт кондиционирования и холодильного оборудования)

 

28.02.1999 г.

 

Название

 

Код стандарта

 

Стандарт
290-96

 

Год публикации

 

1996

 

Кондиционирование воздуха, теплонасосное оборудование и устройства приготовления горячей питьевой воды

 

Унитарное кондиционирование воздуха торговых и промышленных мощностей и теплонасосное оборудование (340/360-9

 

Стандарт
340/360-93

 

Стандарт
870-99

 

1993

 

1999

 

Тепловые насосы прямого геообмена (ARI 870-9

 

Тепловые насосы грунтового закрытого контура

 

Стандарт
330-98

 

Стандарт
325-98

 

1998

 

1998

 

Грунтовые водяные тепловые насосы (ANSI/ARI 325-9

 

Оконечное оборудование кондиционирования воздуха и теплонасосное оборудование (CSA-C744-9 (ANSI/ARI 310/380-9

 

Стандарт
310/380-93

 

Стандарт
210/240-94

 

1993

 

1994

 

Унитарное кондиционирование воздуха и воздушное теплонасосное оборудование (210/240-9

 

Холодильные компрессоры положительного замещения с регулируемой мощностью и компрессорные агрегаты для кондиционирования воздуха и теплонасосных применений (ANSI/ARI 500-9

 

Стандарт
500-90

 

Стандарт
320-98

 

1990

 

1998

 

Водяные тепловые насосы (320-9

 

Холодильные компрессоры положительного замещения с регулируемой мощностью и компрессорные агрегаты для кондиционирования воздуха и теплонасосных применений

 

Стандарт
500-2000

 

Тепловые насосы в Европе – сколько и какие?

 

2000

 

Виды установленных систем

 

По данным на 1997 год из 90 миллионов тепловых насосов, установленных в мире, примерно только 5%, или 4,28 миллиона аппаратов, смонтировано в Европе. Совсем немного по сравнению с 57 миллионами систем, имеющихся в Японии, где такое оборудование является основным в обеспечении отопления жилого фонда.
В Соединенных Штатах насчитывается 13,5 миллионов установленных агрегатов, а еще только развивающийся китайский рынок достиг уровня 10 миллионов систем.
Подобное нерасположение Европы к тепловым насосам имеет свои причины, однако, в последнее время отношение начинает меняться. Примерная оценка числа тепловых насосов, установленных в главных странах Сообщества в жилом фонде, торгово-административных и промышленных сооружениях, приводится в табл. А. Львиную долю составляют страны Южной Европы: Испания, Италия и Греция.
В жилом фонде имеется три миллиона установленных тепловых насосов. Однако по степени охвата показатель довольно скромный – что-то около 1%. Хотя очевидно, что установленные в торгово-административном фонде 1,2 миллиона агрегатов, составляя абсолютное наименьшее значение, будут иметь несколько больший охват.

 

J. Bouma. Рынок тепловых насосов в Европе. VI конференция международного энергетического Агентства по тепловым насосам. Берлин, 1999.

 

Примерно 77% установленных в Европе тепловых насосов используют наружный воздух в качестве источника тепла, хотя в Швеции, Швейцарии и Австрии преобладают тепловые насосы, забирающие тепло из грунта по заглубленному змеевиковому теплообменнику: данные по этим странам составляют соответственно 28, 40 и 82%. В Северной Европе зачастую тепловые насосы применяются только для отопления и приготовления горячей санитарной воды.
В большинстве случаев в качестве жидкого теплоносителя используется низкотемпературная вода, питающая радиаторы и теплые (излучающие) полы.
По данным недавнего опроса, проведенного одним из крупнейших мировых производителей холодильных компрессоров, общий объем производства тепловых насосов класса «воздух-вода», предназначенных только для отопления взамен отопительных газовых и жидко-топливных котлов, составит в Европе 13 000 в 2001 году, 25 000 в 2002 году и 35 000 в 2003 году.
Системы класса «воздух-воздух», главным образом раздельные (англ. – split) реверсивные, преобладают в Южной Европе: Италии, Испании и Греции. В этих странах, однако, выбор системы на основе теплового насоса зачастую обусловлен необходимостью кондиционирования воздуха в летний период. Впрочем, в регионах, лежащих еще южнее, и на островах такие системы часто полностью обеспечивают отопительные потребности в зимний период.

 

Страна Жилой фонд1

 

Таблица А
Количество тепловых насосов, установленных в Европе, по данным на 1996 год

 

Промышленный
фонд2

 

Торгово-административный
фонд

 

Австрия

 

Всего на 1996 год

 

4 300

 

133 100

 

137 400

 

*

 

31 300

 

Дания

 

1 000

 

2 000

 

Франция

 

34 300

 

61 000

 

53 000

 

114 675

 

675

 

363 120

 

Германия

 

300

 

5 300

 

Греция

 

368 720

 

266 220

 

570 840

 

837 060

 

*

 

800 000

 

Италия3

 

*

 

20 000

 

Голландия4

 

820 000

 

136

 

2 856

 

3 151

 

159

 

13 500

 

Норвегия

 

726

 

6 400

 

Испания

 

20 626

 

411 000

 

802 000

 

1 200 390

 

7 390

 

250 000

 

Швеция

 

*

 

*

 

Швейцария

 

250 150

 

3 400

 

39 500

 

42 900

 

*

 

13 900

 

Англия

 

600

 

414 060

 

Всего

 

428 560

 

>1 193 816

 

3 073 116

 

>4 277 932 * – нет информации
1 – в том числе водяные отопители
2 – в том числе районные системы 3 – ориентировочно
4 – только отопление

 

>11 000

 



 

Аналіз виконання. Когда иссякнет нефть. Газопоршневые ТЭЦ. Газ по 50 долларов стал для нас. Счетчики электрической энергии с.

 

Главная >  Инвестиции 

0.03