Журнал 19 by Olga Dziuba

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ www.tn.esco.co.ua

Июль №4, 2014

Вторая международная конференция

Тепловые насосы в бюджетных зданиях и городских коммунальных хозяйствах 7 - 10 сентября 2014 г. Киев, Украина

Как получить максимальный эффект от геотермального теплового насоса стр. 25

Энергоэффективные отели стр. 17

Геотермальное отопление в томском селе стр. 22

Главный редактор:

Колонка редактора

Степаненко Василий Анатольевич директор ЭСКО «Экологические Системы» г. Запорожье, Украина

Уважаемые коллеги, дорогие друзья!

Зам. главного редактора:

Дзюба Ольга Викторовна ответственный редактор журнала «Тепловые насосы»

Ответственный редактор:

Хочу обратиться к вам с информационным сообщением.

Суслов Александр Викторович, ведущий специалист GreenBuild г. Москва, Россия

Дзюба Ольга Викторовна ЭСКО «Экологические Системы» г. Запорожье, Украина

Редакционный совет:

Редакция журнала готовит специальный выпуск, который будет посвящен удачным примерам проектов внедрения тепловых насосов в здания бюджетной сферы.

Трубий Александр Владимирович, директор «R-ENERGY» г. Киев, Украина.

Сегодня, наиболее ёмким и экономически подготовленным к внедрению тепловых насосов рынком в Украине и в странах СНГ является рынок зданий бюджетной сферы – школы, садики, больницы, интернаты, административные здания и др.

Басок Борис Иванович, зам. директора по научной работе ИТТФ НАНУ г. Киев, Украина.

Только в Украине эксплуатируются более 38 000 зданий, которые в период 2015-2025 гг. подлежат термомодернизации.

Горшков Валерий Гаврилович, главный специалист ООО «ОКБ Теплосибмаш» г. Новосибирск, Россия. Семенко Виталий Дмитриевич, генеральный директор Центра внедрения энергосберегающих технологий «Энергия планеты» г. Киев, Украина. Закиров Данир Галимзянович, профессор, главный научный сотрудник ФГБУ Горного института УрО РАН, г. Пермь, Россия. Майоров Константин Константинович, главный редактор журнала «Энергосбережение» г. Донецк, Украина. Уланов Николай Маранович, директор ОКТБ ИТТФ НАНУ г. Киев, Украина. Шаповалов Сергей Викторович, главный редактор журнала «Энергоаудит» г. Тольятти, Россия. Петин Юрий Маркович, генеральный директор ЗАО «Энергия» г. Новосибирск, Россия

Редакция:

Артюх В., Ждамирова А., Кошевая К.

Адрес редакции:

Украина, 69035, г. Запорожье, пр. Маяковского 11 тел./факс: (+38061) 224-66-86 e-mail: tn@esco.co.ua www.tn.esco.co.ua

Приглашаем к сотрудничеству компании, которые желают поделится успешным опытом реализации проектов с применением тепловых насосов в зданиях бюджетной сферы. Также, хочу обратить ваше внимание, что в целевую аудиторию рассылки спецномера, помимо основной аудитории журнала, будут добавлены: • • • •

Представители властных структур, Руководители дошкольных учреждений, Руководители медицинских организаций, Директора учебных заведений и др.

Выход спецномера 28 ноября 2014 г. Последний срок подачи материалов для публикации 30 сентября 2014 г.

О рекламных возможностях спецномера Вид рекламы

Размер относительно страницы А4

Стоимость с НДС, Грн.

Стоимость с НДС, Руб.

Стоимость с НДС, ДОЛ. США

Тематическая статья

бесплатно

Реклама во внутреннем блоке

1/1

2 000

8 000

248

Реклама во внутреннем блоке

1/2

1 500

6 000

182

Реклама во внутреннем блоке

1/4

800

3 200

Спонсорство рубрики

Титул «Партнер рубрики» + лого на всех страницах рубрики + имиджевая статья

4 000

16 000

500

Размещение визитной карточки вашей компании в рубрике «Визитные карточки компаний»

9 см * 5см

200

780

Содержание

НОВОСТНАЯ РУБРИКА Новости в мире Новости технологий

4 10

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В КОММЕРЧЕСКОМ СЕКТОРЕ Энергоэффективные отели

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Геотермальное отопление в томском селе

Как получить максимальный эффект от гео25 термального теплового насоса Энергетические сваи и другой термальный фундамент для геотермального теплового 26 насоса - инновации в британской практике и исследованиях Применение фундаментального теплообменника в системах геотермальных тепло- 29 вых насосов ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ Пассивное охлаждение в жилых домах 34 перспектива или провал АБТН Глубокая утилизация теплоты сбросных продуктов сгорания теплогенерирующих 40 установок

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Новости в мире В Австрии

запущена пилотная установка по сбору тепла от канализации Каждый день в канализацию выливается огромное количество сбросной горячей воды от бытовой техники и промышленных установок. Сколько впустую тратится при этом тепловой энергии, посчитать трудно, но в австрийском городе Амштеттен местная коммунальная служба и не стала этого делать – она просто запустила пилотный проект по сбору этой энергии и ее использования для обогрева зданий.

Стоит отметить, что вода, нагреваемая в теплообменнике, чистая, да и оборудование внутри канализации также имеет функцию самоочистки. Несмотря на то, что для работы теплового насоса требуется дополнительная электроэнергия, все же, согласно оценкам коммунальщиков, экономия энергозатрат будет весьма существенной, по сравнению с работой системы отопления чисто на газе. В пилотный проект коммунальщики Амштеттена вложили 240 тысяч евро, и они ожидают, что установка окупится в течение 11 лет. Согласно их оценкам, с помощью подобных установок можно обогреть 3 – 5 процентов зданий в Австрии. Для использования данной технологии наиболее подходящими являются большие здания, также школы и офисы. По мнению Флориана Кретшмера из венского Университета природных ресурсов и биологии (BOKU), в сочетании с другими экологически чистыми технологиями, обогрев от тепла канализации позволит существенно снизить зависимость стран Европы от ископаемых видов топлива.

Новости

Как утверждают представители коммунальной службы, энергии, получаемой из канализационных стоков, достаточно для обогрева (а также охлаждения) 4000 квадратных метров зданий, что позволит сократить использование газа в домах. Сама высокотехнологичная установка по сбору сбросного тепла расположена вдоль 42-метрового участка канализации, где температура воды может достигать 27 градусов по Цельсию. Вода, текущая по трубам коллектора, согревает воду в теплообменниках установки. Далее эта нагретая вода с помощью высокоэффективного теплового насоса перекачивается в систему централизованного отопления и по теплопроводам поступает в жилые дома и административные здания.

Июль 2014

Кстати, в настоящее время существуют подобные проекты и в других странах. В Швейцарии, например, уже действует 200 систем по сбору и утилизации тепла от канализации, и потенциал их использования оценивается как значительный. Источник: http://www.cheburek.net/

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Практический взгляд на энергоэффективные чиллеры

Компания «Планета Климата» является официальным дилером целого ряда производителей систем чиллер-фанкойл: Aermec (Италия), Carrier (США), Daikin (Япония), Gree (Китай), Emerson Network Power (США), McQuay (США), Systemair (Швеция). Опыт, которым мы хотим поделиться, касается энергоэффективности холодильных установок. Замена холодильной установки (чиллера) - это задача, выполнение которой, владельцы здания и обслуживающий персонал стараются избежать как можно дольше. Это не странно – чиллер, порой самая дорогая часть механического оборудования в здании. Его замена может потребовать значительной модификации уже существующей гидравлической системы, вплоть до внесения изменений в конструкцию здания. Это длительный процесс и, порой, может пройти больше года с момента принятия решения о замене чиллера до того, как новое оборудование уже будет введено в эксплуатацию. А если в здании имеются нагрузки, которые требуют круглогодичного охлаждения, тогда замена чиллера дополнительно повлечет за собой принятие мер по установке временных систем охлаждения.

осуществления замены. Но есть и дополнительные факторы, кроме описанных выше, которые необходимо учитывать при принятии решения. Ведь только понимание всех «за» и «против» позволит руководителю принять оптимальное решение. Производители чиллеров достигли значительных успехов в улучшении энергоэффективности холодильных машин за последние 20 лет. Например, многие из современных чиллеров с центробежными компрессорами потребляют лишь 0,5 кВт электроэнергии для получения 3,5 кВт холода. Десять лет назад, в среднем, чиллеры потребляли 0,75..0,85 кВт, чтобы произвести 3,5 кВт холода. Более десяти лет назад этот показатель был 0,85..1 кВт. Это означает, что новый высокоэффективный чиллер будет потреблять на 50% меньше электроэнергии, чем старое оборудование. И это не учитывая потерь эффективности, которые присутствуют в устаревшем оборудовании в связи с его естественным износом. Учитывая, что холодильные установки работают со 100% нагрузкой, не более 3% времени в году (когда температура на улице достигает +35 °С), энергоэффективность новых чиллеров при частичных нагрузках также имеет большое значение. По этому замена старого оборудование на более современное может привести к значительной экономии средств, особенно на предприятиях, где холодильные установки работают более 2000 часов в год. Источник: http://planetaklimata.com.ua/

Проведен тест

геотермальных тепловых насосов Шведское Агентство Energimyndigheten провело сравнительные тесты геотермальных тепловых насосов, в которых испытаниям подверглась продукция всех ведущих мировых производителей.

Эти и другие факторы четко дают понять, почему в вопросах замены центральных холодильных установок многие владельцы зданий действуют крайне осторожно и, в итоге, принимают решение не менять чиллер до тех пор, пока еще можно хотя бы, мало-мальски, обеспечивать его работоспособность. Здесь действует старая поговорка: «Не чини, коли не поломано». Если такой подход и годится для применения в каких-то видах деятельности, то, в итоге, он может стоить серьёзных денег, когда речь идет об обслуживании и эксплуатации центральных холодильных установок. Тем более, если результатом будет длительное отсутствие холодоснабжения целого здания. При этом, практика показывает, что поломки такого рода случаются в самые горячие периоды года, когда потребность в системе охлаждения наиболее высока.

Геотермальные тепловые насосы NIBE показали лучшие результаты в категориях: • Энергосбережение кВт*ч/год (экономия 80%); • Самый высокий годовой коэффициент преобразования; • Водонагреватель горячей воды премиум класса. • Результаты теста показали, что тепловые насосы NIBE имеют лучшие показатели экономии энергии независимо от типа системы отопления (радиаторное или система теплый пол). Таблица тестов ГТН за 2014 год

Новости

Неспешность в принятии решения по замене чиллера важна когда происходит осмысление денежных вложений и объемов работ, требующихся для

Очевидными победителями в тестовом соревновании самого старого и авторитетного в Европе агенства, которое занимается вопросами внедрения альтернативных источников тепла, стали тепловые насосы NIBE F1245 и F1255. В итоговой таблице они выделяются как очевидные победители в геотермальных системах отопления.

Источник: http://planetaklimata.com.ua/

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Panasonic продвигает новые

бытовые и промышленные ТН Eco Cute

Eco Cute для бытового использования Panasonic делает упор на свои флагманские модели тепловых насосов CO2 Eco Cute в своих сериях KUG и KU 2014 модельного года и намерен расширить их внедрение не только во вновь возводимых домах, но и в существующих домах, посредством перехвата потенциальных запросов на рынке реконструкции домов. Чтобы сделать это, Panasonic пытается дифференцировать свою продукцию, подчеркнув такие свои впечатляющие функции, как высокое давление и кислородная ванна, а также новую четырёхногую конструкцию бака, предлагающую повышенную безопасность и сейсмостойкость.

Cute можно комбинировать с любым другим типом водонагревателя и автоматически поставлять горячую воду из обоих водонагревателей, когда горячей воды от Eco Cute становится недостаточно. Когда горячего водоснабжения от теплового насоса Eco Cute снова становится достаточно для покрытия потребностей, он будет выбран автоматически. Так как гибридная система требует только минимального оборудования, её размер может быть уменьшен, чтобы сэкономить как монтажное пространство, так и первоначальные затраты. Основные особенности промышленного ТН Panasonic Eco Cute гибридного типа следующие: • Предотвращение нехватки горячей воды в сочетании с газовыми, или другого типа водонагревателями; • Осуществление экономии как пространства для установки, так и первоначальных затрат за счёт уменьшения размера промышленной системы Eco Cute; • Обеспечение бесперебойной работы гибридного водонагревателя. Источник: http://planetaklimata.com.ua/

Clivet празднует четверть века Компания подчеркивает преимущества этих двух серий, в том числе наличие воды и горячей воды в чрезвычайных ситуациях, таких как бедствия или сбой питания, а также новую четырёхногую конструкцию, обеспечивающую высокий уровень безопасности для установки бака горячей воды. В новых продуктах сейсмостойкость на 30% выше, чем в предыдущих моделях, и в настоящее время разработанная конструкция может выдержать землетрясение с сейсмической интенсивностью. Массовые серии тепловых насосов Panasonic KUG и KU оснащены более развитыми функциями, которые способствуют экономии энергии и повышению комфорта, в том числе недавно включенную функцию Rhythm e Shower Plus, популярную Econavi и инновационные Mild Moisturizing и Peak Cut.

Новости

Hybrid Eco Cute промышленного использования Panasonic Eco Solutions начала производство промышленной установки Eco Cute гибридного типа, реализовавшую экономию как пространства для установки, так и первоначальных затрат, в сочетании с газовым или другого типа водонагревателем, для предотвращения недостаточного горячего водоснабжения. Спрос на воздушно-водяные тепловые насосы (ATW) Panasonic Eco Cute расширяется среди таких клиентов, как рестораны и объекты социальной сферы, в связи с их высокой энергоэффективностью, низкими эксплуатационными расходами и большим вкладом в снижение выбросов CO2. Однако, в этих коммерческих приложениях часто необходимое количество горячей воды сильно изменяется ежедневно, еженедельно, ежемесячно или сезонно, и нехватка горячего водоснабжения, как правило, происходит, когда количество используемой горячей воды превышает прогнозируемый уровень. Для того, чтобы пользователи не испытывали недостатка в водоснабжении, тепловой насос Panasonic Eco

Июль 2014

Группа компаний Clivet, европейский производитель энергоэффективных климатических решений, недавно отметила свое 25-летие. Празднование, в котором приняли участие продавцы и дистрибьюторы бренда со всей Европы, прошло в Милане. Помимо основного завода в Фельтре, в Северной Италии, у компании есть 7 дочерних предприятий в Великобритании, Испании, Германии, Нидерландах, России, ОАЭ и Индии, в которых работает более 700 человек.

В активе Clivet 2 проекта, которые выиграли экологические награды благодаря использованию оборудования бренда. Очистные сооружения в Носедо (район Милана) и жилой комплекс Cenni di Cambiamento получили премии за экологические инновации Premio per l’innovazione Amica dell’Ambiente благодаря использованию тепловых насосов Clivet. «Как организация мы несем ответственность за постоянное развитие инновационных и эффективных технологий. Но это важно и для консультантов, спецификаторов, владельцев зданий, которые должны начать относиться немного иначе к использованию и дизайну этих систем, — сказал Джулиан Браннок, директор по продажам и маркетингу Clivet UK, — Инновационные технологии вместе с инновационным мышлением делают Clivet правильным выбором для этой отрасли». Источник: http://www.topclimat.ru/

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

HORIZON 2020 -

энергетическая программа Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы» HORIZON 2020: новая энергетическая программа Европейской комиссии – 5,7 млрд евро на экологическую безопасность, чистоту и энергоэффективность. В декабре 2013 года Европейская комиссия представила первые заявки на проекты в рамках программы Horizon 2020. Двухлетнее финансирование в сумме более 15 млн евро направлено на поддержку Европейской инновационной экономики (экономике знаний) и поиск решений проблем, которые изменят жизнь людей. В новом финансовом периоде Европейского союза на 2014-2020 годы две предыдущих программы финансирования исследований и инноваций в сфере энергетики, будут объединены в Энергетическую программу HORIZON 2020. При этом будет существенно увеличено (до 5,7 млрд евро) финансирование исследований по экологической безопасности, чистоте и энергоэффективности.

Конкурентоспособная низкоуглеродная энергия Проект Конкурентоспособной низкоуглеродной энергии поддерживает исследования и изучение рыночного спроса в области возобновляемого электричества и отопления/охлаждения, тогда как Public Private Partnership Energy Efficiency of Buildings (государственный проект с частным капиталом «Энергоэффективность зданий») занимается исследованиями и популяризацией мероприятий по модернизации исторических зданий. В течение 2 лет будут запущены проекты по этим двум темам. Заявки на проекты будут представлены в виде сводной таблицы. Предполагается, что конкурс заявок на проекты начнется 11 декабря 2013 года на сайте программы Horizon 2020. Делегированные акты Директивы строительной продукции В октябре 2013 года Европейская Комиссия опубликовала Делегированные акты, которые дополняют Директивы по строительной продукции (ДСП). В соответствии с предложением комиссии, производители строительной продукции будут иметь возможность выкладывать цифровые «декларации о производительности» на своих сайтах. Эти документы должны сопровождать большинство продающихся строительных изделий. В них представляется информация об основных характеристиках продукции (например, огнестойкость, механическая прочность или энергоэффективность). На сегодняшний день такие декларации могут быть отправлены покупателю по почте или на email. Доступность деклараций в режиме онлайн ускорит связь по каналу поставок, снизит расходы производителей и будет способствовать увеличению объемов продаж строительной продукции. Эти декларации также помогут покупателям узнать об эффективности продукции, которую они собираются покупать. Главной целью Директивы по строительной продукции, которая вступила в силу в июле 2013 года, является обеспечение доступности к надежной и точной информации об эффективности строительной продукции, основанной на технических спецификациях, согласованных между всеми странами ЕС. Более подробная информация о ДПС находиться на сайте Европейской комиссии.

Новости

5 декабря 2013 года в Брюсселе Европейская комиссия организовала Информационный день, посвященный новой энергетической программе Horizon 2020. Информационный день предоставил необходимую информацию о конкурсе проектных заявок, который будет проводиться в 2014 и 2015 года. Главное внимание в Программе Horizon 2020 уделяется таким темам: энергоэффективность, конкурентоспособная низкоуглеродная энергия и smart-города и сообщества. Мероприятия в рамках программы Horizon 2020 включают в себя исследования рынка, подобные программе Intelligent Energy Europe, направленные на поддержку рыночного спроса на энергетические технологии и услуги, стимулирование социальных инноваций, а также ускорение экономичной реализации энергетической политики ЕС.

спроса в 4 больших категориях: • А. Здания и потребители • В. Отопление и охлаждение • С. Промышленность и продукция • D. Финансирование экологически безвредной энергии

Энергоэффективность Проект по энергоэффективности наиболее важен для жилого сектора. К нему относятся несколько исследований систем климат-контроля и рыночного

Таблица 1. Основные темы и годовой бюджет Энергетической программы Проекты

2014 (млн €)

2015 (млн €)

Энергоэффективность

97,5

98,15

Smart-города и сообщества

92,32

108,18

Конкурентоспособная низкоуглеродная энергия

359,1

372,33

Малый и средний бизнес - быстрый путь к инновациям

33,95

37,26

Часть В – другие мероприятия

Программа Европейского сообщества по атомной энергии

48,3

39,6

Часть В – другие мероприятия

0,3

15,0

Источник: презентация Philippe Schld, DG RTD

Проекты* ЕЕ1,ЕЕ2

Краткое описание EeB PPP: Сборные модули и Новые Энергоэффективные Здания

2014 (млн €)

2015 (млн €)

ЕЕ3

EeB PPP: Исторические здания

ЕЕ18

Главный проект РРР: Теплоутилизация

ЕЕ6,ЕЕ12,ЕЕ13

Регулирование спроса в многоэтажных зданиях, социально-экономические исследования и технологии для централизованного тепло- и хладоснабжения

8,5

13,35

ЕЕ11

Информационно-коммуникационные технологии для повышения энергоэффективности

8,5

ЕЕ4,ЕЕ5, ЕЕ7,ЕЕ8, ЕЕ9,ЕЕ10, ЕЕ14, ЕЕ15,ЕЕ16,ЕЕ17

Рыночный спрос для категориях Здания, Потребители, Промышленность и продукция

34,5

32,8

ЕЕ19,ЕЕ20,ЕЕ21

Финансирование проектов, в том числе финансовая помощь в их разработке

26,5

2015 (млн €)

Проекты*

Краткое описание

2014 (млн €)

LCE1

Новые знания и технологии

LCE2, LCE11

Исследования

60*

59*

LCE3,LCE12

Демонстрация результатов

73*

80*

LCE4, LCE14

Рыночный спрос

LCE5,LCE5, LCE5

Smart-сети

71,48

LCE8,LCE9, LCE10

Аккумулирование

44,15

Источник: http://ec.europa.eu/

XIV Межрегиональная специализированная выставка «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность»

С 11 по 13 ноября 2014г. в г. Екатеринбурге состоится XIV специализированная выставка с международным участием «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность». Ежегодно проект проходит при поддержке Министерства энергетики и жилищно-коммунального хозяйства Свердловской области, Администрации города, Свердловского областного союза промышленников и предпринимателей, Союза «Энергоэффективность», Союза жилищно-коммунального комплекса, Института энергосбережения, Уральской торгово-промышленной палаты. Оператор проекта – ВО «Уральские выставки». Выставка «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность» – крупнейший энергетический проект на Урале. Экспозиция позволяет продемонстрировать последние достижения и инновационные разработки, а также способствует практическому внедрению представленных передовых научно-технических разработок, достижений, уникальных технологий и развитию взаимовыгодного делового партнерства. В 2013 году многие экспоненты отметили, что проект оправдал их ожидания: выставка стала той площадкой, где можно найти надежных партнеров, заключить взаимовыгодные контракты, пообщаться с коллегами, обсудить актуальные вопросы. Каждый год в проекте «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность» принимают участие более 100 предприятий из разных городов Российской Федерации, а также ближнего и дальнего зарубежья. Свои услуги и продукцию участники представляют в таких разделах, как: автоматизированные системы и приборы учета контроля и регулирования энергоресурсов; электрические и турбогенераторы, турбины, вспомогательное оборудование; кабельно-проводниковая продукция; высоковольтные и низковольтные коммутационные и защитные аппараты и устройства; автоматизированные системы управления энергетическим оборудованием и процессами; промышленная светотехника, средства электробезопасности; электроизоляционные материалы и изделия; инструмент для электромонтажа; электротехническое и электротехнологическое оборудование; электроприводы и энерготехнологические установки и др. Особая роль отведена деловой программе, объединяющей целый комплекс значимых по тематике деловых мероприятий в Форум «Инновации в энергосбережении». Семинары, конференции, презентации, круглые столы – предоставляют специалистам уникальную возможность – оценить положение в отрасли, подвести итоги своей деятельности, наметить планы на будущее. В этом году специалисты обсудят следующие темы: практика энергосбережения в производственной сфере; привлечение инвестиций в энергосетевую инфраструктуру; практики реализации региональных, муниципальных, бюджетных и корпоративных программ повышения энергоэффективности, а также другие насущные проблемы и вопросы. Участие в выставке «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность» и в форуме «Инновации в энергосбережении» имеет огромное значение, как для позиционирования любого предприятия, так и для укрепления его имиджа, позволяя наметить перспективы дальнейшего развития. Кроме того, проведение проекта способствует оценке развития отрасли, установлению новых деловых и профессиональных контактов, кооперации деятельности. Приглашаем Вас с 11 по 13 ноября 2014г. принять участие в XIV Межрегиональной специализированной выставке «Энергетика. Электротехника. Энергоэффективность». Место проведения: г. Екатеринбург, КОСК «Россия» (ул.Высоцкого, 14). Менеджеры проекта: Алексей Савин, Галина Бурдова. Тел. для справок 8 (343) 385-35-35.

Более подробная информация о проекте представлена на сайте www.uv66.ru

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Новости технологий Новый тепловой насос

Toshiba ESTIA Premium Eco Cute Компания Toshiba-Carrier выпустила две модели новых тепловых насосов Toshiba Estia Premium Eco Cute на хладагенте CO2, которые имеют коэффициент энергоэффективности 3,5. Новые тепловые насосы имеют бак горячей воды 460 или 550 литров и предназначены для использования в умеренных климатических условиях. Новые модели тепловых насосов Toshiba имеют неплохой для такого класса оборудования коэффициент преобразования JIS (3.5). Компания по сравнению с предыдущими моделями улучшила изоляцию бака горячей воды, чтобы уменьшить потери тепла; в нём использована новая система трубчатых теплообменников, которую специалисты компании Toshiba-Carrier разработали специально для новых тепловых насосов. Тепловой насос включает новый роторный компрессор на хладагенте CO2, производительность которого была улучшена за счёт оптимизации конструкции. Кроме того, в тепловых насосах Toshiba Estia Premium Eco Cute для увеличенияя эффективности работы системы впервые для компании Toshiba-Carrier реализована полноценная система управления энергией дома (HEMS)

Бак ГВС Регулирующее устройство Темп. сенсор

Наружный блок

Теплый пол

Буферная емкость

Новости

2 зоны нагрева с горячего водоснабжения и резервного газового котла

Основные особенности тепловых насосов Toshiba Estia Premium Eco Cute: • Достигает энергоэффективности круглогодичного нагрева и поддержания температуры воды JIS (3.5). Бак хранения горячей воды может достигать сокращения потерь тепла приблизительно на 8% по сравнению с предыдущим блоком за счёт принятия более эффективной теплоизоляции. Новая конструкция бака снижает потери тепла из верхней части резервуара, которые были велики в предыдущих моделях тепловых насосов Toshiba Estia Premium Eco Cute. Новый накопительный бак также включает в себя инновационную систему, которая позволяет эффективно хранить нагретую воду (в отсутствии разбора). • Система управления нового теплового насоса Toshiba соответствует протоколам HEMS. При подключении дополнительного адаптера, соответствующего стандарту Echonet Lite, рекомендованного для HEMS, к системе Toshiba Feminity, появляется возможность установить работу Eco Cute в соответствии с прогнозом погоды и эффективно использовать солнеч-

Июль 2014

Источник: http://planetaklimata.com.ua/

Daikin VRV IV

c водяным охлаждением конденсатора - идеальное решение для высотных зданий

Панельные радиаторы

Газовый котел Душ Ванна Кухня

Гидро модуль

ные коллекторы. Новые модели теплового насоса допускают также осуществление удалённого управления с помощью смартфона. Они оснащены поддержкой функции экономии электроэнергии для переключения дневной работы на обогрев в энергосберегающем режиме на основе пикового спроса на электроэнергию, функции поддержки устранения неполадок в аварийных ситуациях на основе почты, а также функцию поддержки мониторинга. • Новые тепловые насосы Premium Eco Cute также включают следующие оригинальные свойства протокола HEMS: • Реализация комфортного ГВС с эффектом удаления бактерий и запахов за счёт обработки горячей воды ионами серебра. • Сенсорный пульт дистанционного управления с функцией мониторинга. • 5-летняя гарантия.

Системы Daikin VRV четвертого поколения, производство которых началось осенью 2012 г., пользуются заслуженной популярностью как среди проектировщиков, так и среди конечных пользователей. Причина успеха - хорошие показатели энергоэффективности, невысокие эксплуатационные расходы и бережное отношение к окружающей среде. В новой мультизональной системе Daikin VRV IV c водяным охлаждением конденсатора (RWEYQ-T) применены инновационные технологии, ставшие визитной карточкой четвертого поколения VRVсистем: переменная температура хладагента, которая зависит от нагрузки на систему и температурного режима конденсатора, и VRV-конфигуратор для упрощения ввода в эксплуатацию и обслуживания оборудования. Новая серия мультизональных систем Daikin с водяным охлаждением конденсатора имеет более высокую номинальную энергоэффективность по сравнению с системами VRV IV с воздушным охлаждением конденсатора (коэффициенты COP и EER на 10–15% выше).

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Набор повышающих энергоэффективность функций теперь включает в себя технологию Variable Water Flow, которая дает системе возможность автоматически менять расход воды через конденсатор в зависимости от нагрузки. Компрессорно-конденсаторный блок может иметь в своем составе регулировочный клапан, управляемый шаговым 13-ступенчатым электродвигателем в зависимости от частоты вращения компрессора. Чтобы не допустить излишней нагрузки на элементы водяного контура и оптимизировать энергопотребление, положение клапана меняется каждые 15 минут. Присущие VRV-системам с воздушным охлаждением конденсатора ограничения на длину магистралей хладагента и перепад высот, а также специфические требования к размещению наружных блоков затрудняют применение систем с воздушным охлаждением конденсатора для обслуживания высотных зданий. Мультизональная система Daikin VRV IV с водяным охлаждением конденсатора позволяет обойти ограничения, поскольку ее наружные блоки очень компактны, практически не требуют дополнительного пространства для работы и обслуживания и могут быть размещены поэтажно, в небольших технических помещениях. По сравнению с традиционно применяемыми на таких объектах системами «чиллер - фэнкойл» решение на базе VRV обладает более низкой инерционностью и, следовательно, обеспечивает более высокий уровень комфорта. Система Daikin RWEYQ-T может работать в геотермальном режиме. При этом температура поступающей воды может быть всего лишь 10 °C при отоплении и 6 °C при охлаждении. В новом поколении VRV-систем с водяным охлаждением конденсатора отсутствует разделение наружных блоков на геотермальные и обычные, они универсальны. Благодаря отсутствию прямой зависимости от уличной температуры и возможности установить наружные блоки внутри помещения система может эксплуатироваться круглый год. Звуковое давление VRV-системы Daikin RWEYQ-T, хотя и не лучшее для мультизональных систем с водяным охлаждение конденсатора, тем не менее имеет вполне приемлемые показатели (например, шум систем из трех модулей не превышает 56 дБА). Низкие шумовые характеристики позволяют применять новинку в зданиях с жесткими ограничениями по шуму. Доступны наружные блоки Daikin RWEYQ-T холодопроизводительностью 22,4 и 28 кВт. Блок с потребляемой мощностью 8 HP весит всего 149 кг и имеет высоту менее 1 м. Компактные и легкие блоки можно устанавливать один на другой, тем самым максимально экономя пространство в техническом помещении.

Источник: http://planetaklimata.com.ua/

насосы Mitsubishi Electric Ecodan мощностью до 960 кВт

Mitsubishi Electric начинает производство геотермальных и водяных тепловых насосов Ecodan, которые способны произвести до 960 кВт тепловой энергии с температурой подачи воды до 65 °С с использованием тепла от различных источников. Моноблочный тепловой насос Ecodan CRHV с инверторным приводом может работать индивидуально или совместно с другими блоками, образуя систему, которая может осуществлять модулирующее и каскадное регулирование мощности блоков для соответствия тепловой нагрузке от здания. Mitsubishi Electric утверждает, что этот уровень модуляции делает новые тепловые насосы подходящими для широкого диапазона коммерческих применений.

Мощность отдельного блока Mitsubishi Electric Ecodan составляет 60 кВт. 16 блоков могут быть связаны вместе, что предлагает полное каскадное управление. Помимо этого новая система тепловых насосов Mitsubishi Electric подходит для применения с водяными источниками, такими, как реки и водяные горизонты, а также с геотермальным теплом, либо через траншеи, либо через скважины. Также тепловые насосы Mitsubishi Electric CRHV могут использовать отработанное тепло от охлаждения серверов или охлаждения промышленных процессов и использовать его в качестве источника тепла. Этот расширенный диапазон вариантов делает новые тепловые насосы Mitsubishi Electric идеальными для компаний, желающих объединить отопление с низким углеродным следом. «Компания Mitsubishi Electric разработала тепловые насосы Ecodan CRHV как продукт, который способен предложить максимальную гибкость, независимо от источника тепла для школ, офисов, развлекательных центров или складов», - рассказывает James Timbs-Harrison, менеджер по маркетингу продукции систем отопления Mitsubishi Electric. «Тот факт, что она может работать с источниками тепла от -5 °C до +45 °C даёт тот уровень гибкости, который обычно доступен только в изготавливаемых на заказ системах», - добавил он. «В сочетании с передовым уровнем управления и традиционным качеством, которым славится Mitsubishi Electric, мы считаем, что тепловой насос Mitsubishi Electric CRHV окажется очень успешным».

Новости

Как и вся линейка VRV IV, водоохлаждаемые системы VRV IV-W разработаны специально для европейского рынка и производятся в Европе, поэтому срок от заказа до поставки очень мал. К наружным блокам может подключаться широкий спектр оборудования, включая стандартные внутренние блоки VRV, вентиляционные установки, воздушные завесы Biddle и блоки для подготовки горячей воды.

Геотермальные тепловые

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Каждый блок новых тепловых насосов имеет двойной контур хладагента для обеспечения 100% резервирования, а каскадные системы обладают способностью ротации блоков для равномерной наработке, тем самым продлевая срок службы тепловых насосов. В дополнение к этому, возможно пассивное охлаждение путём теплообмена между источником и системой охлаждаемой воды. Система имеет низкий перепад давления для сведения к минимуму мощности насосов и включает элементы управления с высокими техническими характеристиками с сенсорным экраном для взаимодействия с BEMS (Building Energy Management System, Система управления энергетикой здания). Источник: http://planetaklimata.com.ua/

Новый гибридный

геотермальный тепловой насос: доступность, эффективность и высокая температура! Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

Если Вы когда-либо посетите Kensa Engineering, то узнаете, что компания расположилась в модульных (сборно-разборных) домиках, и находиться почти у черта на куличках, в глубинке сельской местности Cornish. Также как и внешний вид компании, новый геотермальный тепловой насос (ГТН) выглядит довольно скучно, но в этом и скрыта красота компании Kensa: вся гениальность внутри – как у офиса, так и у теплового насоса!

Новости

Компания Kensa Heat Pumps создала новый гибридный геотермальный тепловой насос, пополнив им свой ассортимент продукции, выпускаемой в Британии. Новый ГТН является решением проблемы повышения эксплуатационных затрат, пикового отопления и горячего водоснабжения в больших новых зданиях и хорошо изолированных домах. Гибридный ГТН представлен на рынке не только однофазными моделями на 15 кВт и 21 кВт, но и более мощными однофазными моделями. Двухкомпрессорный тепловой насос Гибридный двухкомпрессорный тепловой насос компании Kensa использует в своих компрессорах свойства двух разных хладагентов, что позволяет достигать выходной тепловой мощности, присущей стандартным моделям Kensa, и вместе с тем согревать горячую воду так, так как это делают высокотемпературные модели компании. Такой смешанный дизайн позволяет потребителю пользоваться двумя главными преимуществами продукции компании Kensa, приобретая одно устройство по доступной цене. Почему гибридный? Технический директор Guy Cashmore объяснил, почему мотивацией для создания гибридного теплового насоса стали капитальные затраты:

Июль 2014

«Свойства разных хладагентов могут удовлетворить конкретные потребности, но выбор одного из них всегда будет компромиссным решением. Например, использование в стандартной модели Kensa (Standard Kensa), предназначенной для отопления помещений, хладагента R407C не позволяет нагревать воду не выше 50 °C. Использование хладагента R134a превращает стандартную модель в высокотемпературную (High Temperature model), которая согревает воду до температуры 60 °C, но снижает теплоотдачу для отопления помещений. Для того чтобы обеспечить потребности в отоплении помещений и нагрев воды до 60 °C, мы оборудовали высокотемпературную модель большим компрессором, что позволило увеличить теплоотдачу для отопления помещений. К сожалению, это увеличивало и расходы для покупателей». «Гибридный тепловой насос обеспечивает и отопление помещений (до 50 °C), и горячее водоснабжение (до 60 °C) благодаря использованию двух хладагентов, по одному в каждом компрессоре. Такая технология устраняет необходимость увеличения размера компрессора для компенсации уменьшения теплоотдачи, как в высокотемпературной модели. Это сберегает деньги потребителей». Принцип работы Для отопления и горячего водоснабжения первый компрессор гибридного теплового насоса компании Kensa использует хладагент стандартной температуры (R407), в то время как второй компрессор использует высокотемпературный хладагент (R134a). Совместная работа компрессоров обеспечивают отопление помещений. При работе в режиме горячего водоснабжения сначала оба компрессора работают одновременно, но как только температура воды превышает максимальную температуру для «стандартного» компрессора, он отключается, а «высокотемпературный» компрессор продолжает работать и согревает воду в резервуаре еще на 15 °C. Использование гибридной технологии избавляет от необходимости периодической пастеризации горячей воды нагреванием бака-аккумулятора с помощью погружного нагревателя.

Выводы Лауреат множества престижных наград, компания Kensa может по праву гордиться своей способностью производить высококачественную, инновационную продукцию. Следуя за очень удачным тепловым насосом Shoe Box, новый гибридный геотермальный тепловой насос определенно будет успешным! Источеик: http://www.acr-heat-pumps-today.co.uk/

Международная конференция 7-10 сентября 2014 г. Киев, Украина

Тепловые насосы в бюджетных зданиях и городских коммунальных хозяйствах

Одна из целей проведения конференции заключается в создании национальных ассоциаций стран СНГ по тепловым насосам и выработке рекомендаций для массового введения

тепловых

насосов

городские коммунальные хозяйства Секции конференции: • Тепловые насосы в бюджетной сфере • Тепловые насосы в коммунальных хозяйствах • Новинки оборудования Контактная информация: Сопредседатель: Василий Анатольевич Степаненко тел. (+38 061) 224-68-12, e-mail: sva@ecosys.com.ua Координатор конференции: Ольга Дзюба тел./факс (+38 061) 224-66-86 e-mail: tn@esco.co.ua Сайт конференции: www.conf.esco.co.ua

здания

бюджетной сферы и

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Энергоэффективные отели Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

Tiziana Buso TEBE Research Group, SiTI, Politecnico di Torino, Italy tiziana.buso@polito.it

Anita Derjanecz Project Officer at REHVA ad@rehva.eu

Jarek Kurnitski Vice-president of REHVA, Faculty of Civil Engineering, Department of Structural Design, Tallinn University of Technology, Estonia jarek.kurnitski@ttu.ee

Andrei Litiu Project Assistant at REHVA al@rehva.eu

Stefano Paolo Corgnati Vice-president of REHVA, TEBE Research Group, DENERG, Politecnico di Torino, Italy, stefano.corganti@polito.it

Европейский проект neZEH (Nearly Zero Energy Hotels - отели с почти нулевым потреблением энергии) поднимает проблему определения требований к зданиям с почти нулевым потреблением энергии (nZEB) в комплексном строительстве. Эта статья посвящена первым шагам, сделанным в этой области, и включает обзор энергоэффективности уже существующих отелей. Проект «Отели с почти нулевым потреблением энергии» (neZEH) Проект neZEH начался в апреле 2013 года в рамках программы IEE (Intelligent Energy Europe – Интеллектуальная энергетика) и будет продолжаться 3 года. В проекте принимает участие семь европейских стран (Хорватия, Франция, Греция, Италия, Румыния, Испания и Швеция) и 10 стран-партнеров. Техническую экспертизу энергоэффективности здания обеспечивает компания REHVA.

Помимо общей тенденции к увеличению энергоэффективности и использованию возобновляемых источников энергии, проект neZEH предусматривает модернизацию существующих отелей в здания с почти нулевым потреблением энергии.

Целью проекта является повышение темпов модернизации уже существующих гостиниц в здания с нулевым потреблением энергии, а также оказание поддержки лидерам этой модернизации.

Реализация проекта в уже существующих гостиничных комплексах может быть перспективной по следующим соображениям: • посетители отелей могут повторять у себя дома архитектурные решения, которые они увидели; • обычно энергопотребление в отелях выше, чем в жилых домах, и, следовательно, возможностей для реализации энергосберегающих технологий здесь больше; • в гостиничном секторе существует серьезная конкуренция, поэтому преимущества, достигнутые отелями в рамках проекта nZEB, будут подталкивать конкурентов к подобным действиям.

Особое внимание проект neZEH уделяет мелким и средним отелям, которые составляют 90% от общего количества отелей европейского гостиничного сектора. Владельцы таких отелей неохотно соглашаются на проведение мер по энергосбережению и использованию возобновляемых источников энергии. Для того чтобы убедить владельцев вкладывать деньги в модернизацию своих гостиниц, им демонстрируются примеры существующих зданий с почти нулевым потреблением энергии. Заинтересовавшимся владельцам гостиниц будет оказана помощь в разработке подходящих проектов модернизации. Уже реализовано 14 пилотных проектов в 7 странах, которые показали рентабельность модернизации гостиниц в здания с почти нулевым потреблением энергии. В каждой стране проект neZEH

Тепловые насосы коммерческом секторе

Введение Согласно исследованию UNWTO-UNEP (2008 год) на отрасль туризма приходится 5% мировых выбросов СО2, 1% которых приходится на отели и другие здания подобного типа. Это сравнительно небольшое количество, тем не менее, влияет на реализацию европейского плана 20-20-20, что подтверждают проекты IEE, касающиеся гостиничного сектора – проект HES1, RELACS2, а также проект neZEH, который начался весной 2013 года.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ действует в нормативно-правовых рамках страны, преодолевая рыночные барьеры, которые не позволяют владельцам отелей вкладывать деньги в модернизацию. Первоначально проект предполагал использовать существующие национальные правовые рамки, однако задержка в изменении понятия «Здание с почти нулевым потреблением энергии» в большинстве стран-участников проекта, поставило перед REHVA новую задачу: определение этого понятия для каждой страны, используя имеющиеся исходные данные. Результаты предварительного исследования рассматриваются в следующих главах. Использование энергии в уже существующих отелях В статье представлена информация об энергоэффективности уже существующих отелей Европы. Это помогает понять значимость энергозатрат в эксплуатационных затратах гостиничных зданий. Банк данных BPIE (Институт изучения энергоэффективности зданий) После проведения большого исследования «Здания Европы под микроскопом (2011)», BPIE создал банк данных энергоэффективности зданий. В статье приведена информация о количестве энергии, потребляемой отелями некоторых европейских стран в зависимости от года их постройки.

Тепловые насосы в коммерческом секторе

Проект «Энергосбережение в отелях» В проекте «Энергосбережение в отелях» представлена информация об использовании энергии в гостиничном секторе в зависимости от типа застройки. Принимая во внимание климатические условия, общий уровень энергопотребления может быть относительно постоянным (энергия, необходимая на охлаждение равна энергии, необходимой на на-

гревание помещений). Однако для снижения уровня потребляемой энергии, в каждой климатической зоне требуется разное оборудование. В проекте «Энергосбережение в отелях» (ЭСО) представлена следующая информация: • средний уровень использованной энергии в соответствии с существующими сертификационными системами энергоэффективности отелей (например, Accor, Nordic Swan, LowE, WWF/IBLF, Thermie), то есть, при среднем использовании энергии 305-330 кВт/м2 в здание поступает 200-400 кВт/м2. • информация о пяти уровнях энергоэффективности, которые представлены в таблице 2; в таблице приведены значения, предоставленные проектом ЭСО и банком данных BPIE (схожий диапазон использования энергии в отелях выделен). Проект ENTRANZE Для определения конкретных значение энергоэффективности зданий в каждой стране, использована информация проекта ENTRANZE3. В проекте представлены оперативные данные (онлайн-программа) об использовании энергии в зданиях Европы за 2008 год (до экономического кризиса). Данные о нынешнем состоянии использования энергии в зданиях европейских стран представлены с разбивкой в зависимости от источника энергии. В проекте neZEH использовалась информация проекта ENTRANZE об энергоэффективности жилых зданий. (Таблица 3). Соответственно выводам проекта «Энергосбережение в отелях», уровень энергопотребления в отелях и энергетические потребности зданий на кондиционирование воздуха могут рассматриваться как функции, которые определяют среднее энергопотре-

Рисунок 1. Отель Stadthalle в Вене – модернизирован по проекту neZEH

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Таблица 1. Максимальное и минимальное энергопотребление в отелях некоторых европейских стран (данные банка данных BPIE) №

Страна

Год постройки

Отели и рестораны, кВт/м2

Болгария

1946…2004

350…217

Чехия

1900…2002

430…290

Франция

1975…2005

397…292

Латвия

1940…2010

185…140

Норвегия

1983…2011

296…220

Словакия

1951…2006

545…190

бление отелей. Эти функции, называемые в этой статье «хостинг-функции», будут рассмотрены в главе «Стандартное использование энергии в отелях». Для использования информации проекта «ENTRANZE» применительно к гостиничному сектору, энергетические потребности отелей рассчитывались так же, как и для жилых зданий, учитывая потребление энергии на кондиционирование и вентиляцию. Энергопотребление на вентиляцию было постоянным, тогда как дополнительная нагрузка на охлаждение зависела от климатической зоны. В таблице 4 показано первичное использование энергии в отелях, рассчитанное в соответствии с национальными стандартами использования первичной энергии.

Стандартное энергопотребление в отелях Первой проблемой, с которой столкнулись разработчики проекта, стало определение «стандартного энергопотребления в отелях», на основе которого рассчитывалась энергоэффективность зданий (EPBD, часть 2). Разные отели предоставляют разные услуги, от которых зависят энергетические потребности зданий, даже если они относятся к одной категории отелей. Отели могут иметь аналогичное энергопотребление, если у них одинаковая «хостинг-функция», однако если учитывать предоставляемые услуги – энергопотребление различное.

Критерии отбора для определения «хостингфункции» были предложены EPBD (2002). В них подтверждается, что энергоэффективность зданий зависит от требуемых климатических условий в помещении. Энергоэффективность отопления, охлаждения, вентиляции, горячего водоснабжения и освещения здания должна рассчитываться, учитывая стандартные климатические условия в помещении. Для отельных зданий – это комфортные условия для работников и гостей, рекомендованные стандартом EN15251. В соответствии с этими условиями, были выбраны стандартные климатические зоны отеля: комнаты для гостей, приемная, офисы, бар и ресторан, конференц-залы. Стандартные значения для определения neZEH Вторым ключевым аспектом было определение стандартных значений использования первичной энергии и внедрение возобновляемых источников энергии. Для определения параметров понятия «Отель с почти нулевым потребление энергии» использовались доступные значения nZEB, сгруппированные по географическим регионам в соответствии с отчетом Ecofys (2013). Это позволяет рассматривать региональные факторы, влияющие на определения параметров neZEH, вместе с экономическими и климатическими факторами. Выбранные страны, представляющие зону 1 (Средиземноморская Европа), 2 (Восточная центральная Европа), 3 (Западная Центральная Европа) и 4 (Северная Европа) были Италия, Словакия, Франция и Эстония соответственно. Выбранные стандартные параметры отеля с почти нулевым потреблением энергии представлены в таблице 5.

Таблица 2. Уровни энергоэффективности в соответствии с проектом «Энергосбережение в отелях» Значени, кВт/м2

№

Уровень энергоэффективности

Отличный

<195

Хороший

195…280

Средний

280…355

Низкий

355…450

Очень низкий

>450

Тепловые насосы коммерческом секторе

Определение стандартных показателей для проекта neZEH Одним из самых ожидаемых результатов проекта neZEH будет создание проектов модернизации отелей, соответствующих стандартам зданий с почти нулевым потреблением энергии. Кроме того, важно будет продемонстрировать владельцам отелей, что такие проекты рентабельны, предоставляя им информацию об уже существующих отелях с почти нулевым потреблением энергии. Эти цели влекут за собой практическое определение стандартных показателей проекта neZEH.

Для решения этой задачи, авторы проекта сравнивали стандартные значения первичной энергии, учитывая энергопотребление только на «хостинг-фукнции».

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Таблица 3. Энергопотребление в жилых зданиях с разбивкой по энергоресурсам (проект ENTRANZE) Энергопотребление в жилых зданиях в 2008 году

Центральное теплоснабжение

Нефтепродукты

Уголь

Газ

Биомасса

Электричество

кВт/м2

Хорватия

195

Франция

202

Страна

Использование энергии в жилых зданиях с разбивкой по энергоресурсам

Греция

205

Италия

124

Румыния

248

Испания

115

Швеция

240

Таблица 4. Энергопотребление в отелях Дополнительная энергия на вентиляцию

Дополнительная энергия на охлажение

Дополнительная первичная энергия на вентиляцию

Дополнительная первичная энергия на охлаждение

«Хостинг-функция» отелей Первичная энергия (2008)

кВт/м2

Хорватия

19,3

10,0

57,9

30,0

397,8

Франция

19,3

6,3

49,8

16,1

352,4

Греция

19,3

10,0

56,0

29,0

417,5

Страна

Италия

19,3

10,0

42,1

21,8

221,5

Румыния

19,3

6,3

54,0

17,5

394,7

Испания

19,3

10,0

45,4

23,5

240,0

Швеция

19,3

3,8

52,1

10,1

519,8

Таблица 5. Стандарты для отеля с почти нулевым потреблением энергии в Европе

Тепловые насосы в коммерческом секторе

Зона

ЕР

RES

кВт/м2

Зона 1

Зона 2

Зона 3

Зона 4

115

Отопление, охлаждение, горячее водоснабжение, система климат-контроля, освещение

50 35 35 25

Таблица 6. Процентное снижение использования первичной энергии в существующих отелях

«Хостинг-функция» отелей Первичная энергия (данные 2008 года)

«Хостинг-функция» отелей. Первичная энергия по данным проекта neZEH (с дополнительным потреблением энергии бытовыми приборами)

кВт/м2

Хорватия

398

Франция

352

117

Греция

418

Италия

222

Румыния

395

Испания

240

Швеция

520

136

Страна

Июль 2014

Процентное снижение потребления энергии

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Стоит отметить, что на этой стадии проекта, доступные определения понятия neZEH не принимались во внимание в плане достижения экономически оптимального уровня, несмотря на его фундаментальную роль в снижении энергозатрат. На основе показателей использования первичной энергии в существующих отелях (Таблица 4) и параметров отелей с почти нулевым потреблением энергии (Таблица 5), рассчитаны показатели снижения потребления энергии в выбранных странах. Для сравнения нынешних показателей энергопотребления с почти нулевыми, стандартные значения neZEH увеличили на количество потребляемой энергии бытовыми приборами (полученные значения потребляемой энергии показаны в таблице 6). Дополнительное потребление энергии бытовыми приборами оценивается в 7 КВт/м2. Показатели снижения энергопотребления в существующих отелях (таблица 6), варьируют в пределах 67% до 87%, в среднем – 74,5%. Это означает, что использование первичной энергии в уже существующих отелях должно быть в среднем снижено в 4 раза. Выводы Первые шаги в рамках проекта отелей с почти нулевым потреблением энергии позволили авторам оценить состояние нынешнего энергопотребления в европейских отелях, а также показали амбициозность усилий по достижению почти нулевого потребления энергии. Доступные определения понятия «Здание с почти нулевым потреблением энергии»

позволили установить стандартные показатели отелей с нулевым потреблением энергии для четырех климатических зон. Сравнение показало в среднем 4-кратное превышение нынешнего энергопотребления в отелях стандартных значений neZEH. Имплементация понятия neZEH на национальном уровне столкнулась с проблемой определения собственных стандартных значений, и для решения этой проблемы пришлось использовать всю доступную до сих пор информацию. Несмотря на строгое соблюдение методологии по определению стандартных значений neZEH, необходимо сделать несколько критических замечаний: • существующие определения касаются только новых зданий; • выбранные стандартные значения не принимаются во внимание, когда рассчитывается экономическая целесообразность проекта. Обсуждение экономически оптимального уровня энергоэффективности по отношению к модернизированным зданиям неизбежно приведет к увеличению стандартных значений neZEH. Сегодня очень легко проектировать новые здания с почти нулевым потреблением энергии, тогда как модернизация уже существующих зданий может быть затруднена многими техническими ограничениями. Источник: REHVA - Journal

http://hotelenergysolutions.net/en 2. «Использование возобновляемой энергии в туристических гостиничных зданиях» (Renewable energy for tourist accomodation buildings) – проект IEE с участием 10 стран-партнеров, который начался в мае 2010 года в Модене. Он нацелен на стимулирования использования возобновляемой энергии и повышения энергоэффективности в гостиничных комплексах по всей Европе. http://hotelenergysolutions.net/en 3. Целью проекта ENTRANZE является содействие в разработке всестороннего, эффективного и действенного комплекса мероприятий, который обеспечит быстрое и интенсивное распространение проектов NZEB и RES-H/C (Использование возобновляемых источников энергии в системах отопления и охлаждения).

Тепловые насосы коммерческом секторе

Примечания: 1. Энергосбережение в отелях» (Hotel Energy Solutions) – это проект, инициированный UNWTO в сотрудничестве с командой Объединенных Наций и ведущими агентствами ЕС по туризму и использованию энергии. Проект предоставляет информацию и техническую поддержку/тренинг для малого и среднего туристического и гостиничного бизнеса в странах Евросоюза для повышения энергоэффективности и использования возобновляемой энергии.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Геотермальное отопление в томском селе Алена Коваленко Томский центр ресурсосбережения и энергоэффективности

Геотермальные тепловые насосы

Управление образования Администрации Томского района реализует проекты по созданию детских садов, оборудованных тепловыми насосами, способствуя развитию возобновляемой энергетики в регионе. Первый в Томском районе (и второй в области) детский сад, оборудованный системой геотермального отопления, открылся в июне 2013 года в селе Турунтаево. В 2014 году количество таких объектов увеличится.

Последние 10 лет дети дошкольного возраста в селе Турунтаево воспитывались дома, а потому открытие детского сада здесь было просто необходимо. По словам начальника Управления образования Администрации Томского района Сергея Ефимова, одноэтажное здание под дошкольное учреждение отдала администрация поселения, а финансирование проекта стало возможно благодаря областной целевой долгосрочной программе по открытию дошкольных мест. Поскольку газ в селе отсутствует, было принято решение оборудовать садик системой геотермального отопления. Этот шаг обусловлен тем, что, по подсчетам специалистов Управления, стоимость долгосрочной эксплуатации геотермальных насосов получается ниже, чем оплата работы угольной котельной. Здание администрации Турунтаевского поселения до реконструкции не отвечало современным требованиям энергоэффективности и относилось к низкому классу энергоэффективности - «D». С целью дальнейшей максимальной экономии топливно-энергетических ресурсов, а также для возможности установки теплового насоса с более низкой расчетной мощностью, было принято решение привести здание к максимальному классу энергоэффективности – «А». Кроме того, был произведен

Июль 2014

расчет соответствия теплового оборудования СанПиНам, по которым оно должно поддерживать в здании детского сада температуру не ниже +19 0С при температуре наружного воздуха -40 0С. Благодаря тепловым насосам, отопление детского сада представляет собой полностью изолированную и независимую систему. В здании теперь нет традиционных батарей, а отопление помещения реализуется при помощи системы «теплый пол». Как это происходит? Для обеспечения здания детского сада теплом и горячей водой тепловой насос использует низкопотенциальное тепло земли. Схематично систему можно разделить на три части: • внешний контур – система труб, в которой циркулирует теплоноситель (этиленгликоль), собирающий низкопотенциальное тепло окружающей среды (грунта, воды); • тепловой насос, увеличивающий температуру теплоносителя до 40-50 0С путем парокомпрессии газа (фреона) и передающий тепловую энергию внутреннему теплоносителю (дистиллированной воде); • внутренний контур – система отопления – в данном случае «теплый пол» – распределяющая тепло по помещению.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Здесь стоит отметить, что существует несколько видов внешних контуров тепловых насосов: • Водяной контур. В этом случае теплопроводником является водоем, на дно которого укладывается контур. • Горизонтальный земляной контур. Ниже глубины промерзания (около 2-2,5 м.) грунт имеет стабильную температуру, независящую от температуры наружного воздуха. А потому трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, может быть уложен в землю на глубину в пару метров. Этот вариант требует наличия значительной свободной площади около здания, поскольку площадь всего контура примерно равна общей площади отапливаемого помещения. • Вертикальный земляной контур (скважина). В этом случае трубы с теплоносителем опускаются в скважины (длиной от 50 до 300 м.) Здесь не требуется большая свободная площадь около здания, однако необходимы дорогостоящие бурильные работы. • Воздушный коллектор. Тепло берется из воздуха, а потому такой контур актуален в южных регионах.

Внешний горизонтальный земляной контур сообщается с холодильной установкой, в которой циркулирует хладагент – фреон, газ с низкой температурой кипения. При контакте скажем, с +3 °C, этот газ начинает закипать, и когда компрессор резко сжимает кипящий газ, температура последнего возрастает до +50 °C. Нагретый газ направляется в теплообменник, в котором циркулирует обычная дистиллированная вода. Жидкость нагревается и разносит тепло по всей системе отопления, уложенной в полу» - объясняет Роман Викторович. Сущность работы теплового насоса такова, что из одного киловатта потребляемой электрической энергии тепловой насос производит 4 киловатта тепловой энергии. Для возможности уменьшения мощности требуемого теплового насоса и насосного оборудования, а значит, и снижения затрат на потребляемую ими электрическую энергию, здание, в котором устанавливается оборудование, необходимо привести к максимальному классу энергетической эффективности – «А». Турунтаевский садик ему соответствует – в здании обустроена дополнительная теплоизоляция: поверх существующей стены (толщиной в 3 кирпича) установлен 10 - сантиметровый слой утеплителя, эквивалентный 2-3 кирпичам. За утеплителем находится воздушная прослойка, а следом - металлический сайдинг. Таким же образом утеплена и крыша. Кроме того, в садике установлены энергосберегающие пластиковые окна, утеплены входные группы. Подвала в здании нет, потому теплопотерь через него не предвиделось и основное внимание строителей сосредоточилось на «теплом полу» - системе отопления здания. Получилось несколько слоев: бетонный пол, слой пенопласта толщиной 50 мм., «теплый пол» – система труб, в которых циркулирует горячая вода, бетонная стяжка и линолеум.

По словам энергетика Управления образования Администрации Томского района Романа Алексеенко, площадь земли рядом с Турунтаевским садиком позволила установить там внешний горизонтальный земляной контур, площадь которого составила около 250 м2 (как и площадь детского сада). Этот способ проще и дешевле, нежели обустройство вертикального контура. «Глубина промерзания грунта составляет 2-2,5 м. Температура земли ниже этой отметки остается одинаковой и зимой и летом, и равняется от +1 °C до +5 °C. Работа теплового насоса построена на этом свойстве. В земляной контур рядом с Турунтаевским садиком, на глубину 2,5 метра, были закопаны сообщающиеся трубы, на расстоянии примерно 1,5 м. друг от друга. В системе труб циркулирует теплоноситель – этиленгликоль.

Фактическая температура каждой комнаты может регулироваться вручную – автоматические датчики позволяют устанавливать температуру пола таким образом, чтобы помещение детского сада прогревалось до положенных санитарными нормами градусов.

Геотермальные тепловые насосы

Несмотря на то, что температура воды в теплообменнике может достигать 50 °C, максимальный нагрев фактического напольного покрытия не превышает 30 °C. А потому большинство традиционных напольных покрытий – таких как линолеум, паркет, керамическая плитка, камень могут быть использованы вместе с «теплым полом».

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Директор МБОУ Турунтаевской средней школы (в ведомстве которой находится детский сад) Евгений Белоногов: «Мы немного боялись зимы - не знали, как поведут себя тепловые насосы. Но даже в сильные морозы в садике было стабильно тепло – от 18 до 23 °C. Конечно, здесь стоит учесть, что и само здание изначально было хорошо утеплено. Оборудование неприхотливо в обслуживании, и, не смотря на то, что это западная разработка, в наших суровых сибирских условиях, показало себя довольно эффективно. Тепловой насос работает от электричества – в холодные месяцы у нас выходило около 2 тысяч кВт. Кроме того, оборудование экологично – все жидкости абсолютно безвредны и даже в случае протечки никакой опасности для окружающих не представляют. Ну и самое главное – детям в садике комфортно. Благодаря «теплому полу» их ножки всегда в тепле». В целом реализуемые мероприятия отвечают мнению Департамента экономики Администрации Томской области в отношении использования возобновляемых источников энергии. Одним из основных проектов, реализуемых в регионе в рамках программы по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, является использование местных возобновляемых источников энергии в различных отраслях экономики, в данном случае в социальной сфере, куда относятся школы и детские сады. Развитие возобновляемой энергетики активно поддерживает глава региона Сергей Анатольевич Жвачкин.

Геотермальные тепловые насосы

Начальник управления образования Томского района Сергей Ефимов: «Несомненные плюсы использования тепловых насосов – это их экономичность и экологичность. Система теплоснабжения позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от погоды на улице, что исключает так называемые «недотопы» или «перетопы» помещения. Погода непредсказуема, она не подстраивается под стандартный отопительный сезон. Например, по графику, котельную уже отключили, а на улице еще холодно и мы вынуждены включать дополнительные электрические обогреватели. Но детишки все равно начинают простывать, родители вынуждены отпрашиваться с работы, чтобы сидеть с ними дома, а здесь уже страдает экономика – это же целая цепочка. Люди испытывают дискомфорт, их удовлетворенность от образовательной услуги понижается. Или, наоборот: за окном золотая осень, а котельная работает на полную мощность, персонал открывает окна и тепло просто уходит на улицу. А в случае с тепловыми насосами ты сам хозяин положения. Кроме того, мы избавлены от проблем, возникающих в случае с центральными котельными: некачественный уголь, неквалифицированные кочегары, аварии, немодернизированные котельные, нечестные теплоснабжающие организации… Теперь мы, по возможности, будем внедрять технологию тепловых насосов во всех новых или реконструируемых зданиях, тем более что производитель дает нам гарантию: срок службы всей системы – минимум 30 лет, а это в два раза больше, чем у традиционной системы отопления».

Июль 2014

Сегодня в Томской области успешно функционируют уже три бюджетных учреждения с системой геотермального отопления: детский сад «Солнечный зайчик» в мкр. Зеленые горки г. Томска, детский сад в селе Турунтаево и средняя образовательная школа в селе Вершинино Томского района. Стоит отметить, что проект Управления по внедрению энергосберегающих технологий в детских садах в Томском районе получил третье место в ежегодном конкурсе «Инновации в муниципальном управлении – 2013». В 2014 году планируется строительство еще двух дошкольных групп в д. Кандинка и п. Копылово, а также реконструкция и переоборудование здания под детский сад в с. Тахтамышево. Во всех трех зданиях отопление также будет реализовано посредством тепловых насосов, поскольку система уже успела себя оправдать.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Как получить максимальный эффект от геотермального теплового насоса

Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

В этой статье Клифф Арнольд, генеральный директор компании СТС, работающей над поиском новых решений в области экологически чистых энергоносителей, объясняет, что следует сделать перед установкой геотермального теплового насоса (ГТН), чтобы он работал максимально эффективно. В этой статье Клифф Арнольд, генеральный директор компании СТС, работающей над поиском новых решений в области экологически чистых энергоносителей, объясняет, что следует сделать перед установкой геотермального теплового насоса (ГТН), чтобы он работал максимально эффективно. Для того чтобы система ГТН полностью отвечала требованиям пользователя, необходима консультация специалиста и детальный осмотр места предполагаемого монтажа, что позволит правильно установить оборудование и получить максимальный эффект от его эксплуатации. Европейская система сертификации для низкоэмиссионных технологий (MCS) –предоставляет пользователям информацию, подтверждающую высокий уровень квалификации и знаний специалистов теплонасосной промышленности. Microgeneration Installation Standard (MIS) 3005 определяет требования по поставкам, проектированию и установке теплонасосных систем

может использоваться даже для определения затрат на установку оборудования. Для этих целей используются инструкции MCS. Разные типы грунта имеют разные уровни передачи энергии, поэтому важно знать уровень передачи энергии в данном контуре заземления. Необходимо убедится в том, что состав грунта определен как минимум на метр ниже поверхности прежде, чем замерять размеры контура для геотермального коллектора. Для горизонтального контура заземления водопроницаемая и пористая земля предоставит более высокий уровень передачи энергии. При установке горизонтального контура во влажный песок или глину, передача энергии составит 28-32 кВт/ч. На другом конце шкалы находиться сухая глина и средний суглинок – в этом случае энергия будет передаваться медленнее – 14-18 кВт/ч, а установка в такой вид грунта потребует увеличения площади поверхности коллектора.

Сбережение тепла Многие здания в Великобритании построены до Второй Мировой Войны и мероприятия по сбережению тепла в них не выполняются или выполняются не в полном объеме. Поэтому ГТН могут оказаться не эффективными там, где не выполнены необходимые мероприятия по сбережению тепла. Проектирование контуров заземления Проектирование контуров заземления является сложной инженерной задачей, решение которой требует ясного понимания механизма передачи тепла. Приблизительная оценка не является приемлемой формой для расчета размеров заземления, и не

Геотермальный тепловой насос для горячего водоснабжения Когда геотермальный тепловой насос используется для производства горячей воды необходимо увеличить размеры коллектора или площадь поверхности, которая его окружает. Горячее водоснабжение (ГВС) является наименее эффективным процессом теплового насоса, так как ему необходимо как можно быстрее собрать энергию, чтобы вернуться к нагреванию. Если грунт не в состоянии восстанавливать взятую во время пиковой нагрузки энергию, многолетнее за-

Геотермальные тепловые насосы

Улучшение передачи тепловой энергии Чтобы улучшить передачу тепловой энергии, нужно пустить жидкость для пропитки земли над контуром заземления, вдали от водостоков здания. При этом необходимо учесть способность грунта справляться с накапливанием воды. Другой вариант улучшения передачи – скважинная система: эта система улучшает темп получения энергии без установки дополнительного дренажа вокруг контура заземления. Если недоступны оба эти варианта – альтернативой будет воздушный тепловой насос.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ мерзание приведет к растрескиванию грунта. ГТН не сможет использовать контур коллектора для отопления и начнет использовать электроэнергию. В этом случае, на восстановление грунта могут уйти годы, поэтому нужно убедится, что это учтено в расчетах. Определение размеров Если размеры контура заземления рассчитаны неправильно, то геотермальный тепловой насос будет работать с перегрузкой. Правильный размер трубопровода необходим для обеспечения сбалансированного теплообмена по всей длине трубопровода. Неравномерное распределение гликолевой жидкости по контуру заземления может вызвать его преждевременный износ и перерасход энергии. Поток в коллекторе при низких рабочих температурах поддерживается добавлением гликоля, который предотвращает его замерзание. Концентрация гликоля должна быть точной и проверяться каждый год. Расчетный срок эксплуатации теплонасосной системы 20-25 лет, поэтому решающее значение имеет ее техническое обслуживание и настройка. Проверяйте уровень содержания гликоля с помощью рефрактометра, чтобы убедиться в достаточной защите оборудования от замерзания.

Распределение тепла в здании также имеет большое значение. Если установка не может избавиться от произведенного тепла – она останавливается, а это повышает износ оборудования. Сбалансированность в системе обеспечит бесперебойную работу и высокую производительность. Прочистка труб Весь Ваш труд может быть напрасным, если загрязнится трубопровод. Нанести вред может почва, камни, песок, гравий, а также металлические обрезки, опилки или стружка, флюс и проволока. Строительный мусор (грязь) уменьшает передачу энергии, вызывает коррозию и износ теплового насоса. Убедитесь в том, что на каждый конец трубопровода одета крышка. Всегда промывайте трубопроводы пресной водой и очищайте контуры отопления с помощью качественной промывки.

Источник: http://www.acr-heat-pumps-today.co.uk/

Энергетические сваи и другой термальный фундамент для геотермального теплового насоса – инновации в британской практике и исследованиях

Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

Геотермальные тепловые насосы

Tony Amis Business Development Director GI Energy Tony.Amis@gienergy.co.uk

Введение Типичная схема фундамента здания или его части состоит из геотермальных контуров, присоединенных к геотермальному тепловому насосу. Такая схема предоставляет в среднем 15-25% от общих потребностей здания в отоплении и охлаждении. Концепция энергетических свай не новая. Впервые их применили в Австрии в 1980х годах (Brandl, 2006). Затем, их начали использовать и в других европейских странах (например, Koene et al, 2000, Pahud & Hubbuch, 2007, Desmedt & Hoes, 2007). В зависимости от размера, конструкции деталей, типа грунта и принципа работы системы (Bourne-Webb, 2013), одна энергетическая свая может предоставить 2550 Вт/м. Скважинные теплообменники имеют такие же показатели, однако большое количество энергетических свай с большим диаметром увеличивают скорость передачи тепла.

Июль 2014

Fleur Loveridge Lecturer in Geomechanics and Royal Academy of Engineering Research Fellow University of Southampton Fleur.Loveridge@soton.ac.uk

Даже без учета скорости передачи тепла, размещение геотермальных контуров в фундаменте здания, то есть создание энергетических свай или другого термального фундамента, является очень простым, малозатратным решением по сравнению с другими вариантами размещения геотермального контура. Во-первых, идея заключается не в том, чтобы увеличить размеры фундамента, а скорее в том, чтобы использовать конструктивно разработанные требования для зданий и оценить количество энергии на отопление и охлаждение, которую можно получить из этого фундамента (лишь в нескольких разработанных проектах энергетических фундамент не соответствовал стандартным требованиям). Во-вторых, геотермальные контуры могут крепиться к каркасной строительной арматуре фундамента, таким образом, немного увеличивая

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ стоимость проекта по сравнению с другими геотермальными решениями. Дополнительные минимальные конструктивные изменения необходимы там, где строительный каркас не распространяется на всю глубину сваи, и там, где сваи устанавливаются с помощью шнекового бурового станка. В-третьих, заранее подготовленный план установки геотермальных контуров в фундаменте здания не потребует дополнительных затрат времени. Энергетические сваи в Великой Британии В Великобритании рынок теплонасосных систем развивается медленно, в основном из-за доступного, относительно недорогого газа. Однако, повышение цен на энергоресурсы и сокращение разницы между затратами на газ и на электричество стимулируют развитие индустрии тепловых насосов Великобритании (Research and Markets, 2012). Установка геотермальных контуров в фундамент здания, как часть индустрии тепловых насосов, которая становится весьма популярной в Великобритании. Учитывая изменения в государственной политике планирования, ожидается дальнейшее развитие этой технологии. В центральном Лондоне действуют достаточно высокие штрафы для зданий, которые не экономят 40% энергии соответственно строительным нормам Building Regulations Part L. К тому же, британская программа Renewable Heat Incentive (Стимулирование использования возобновляемых источников энергии) делает использование всех видов возобновляемого тепла, особенно ГТН, еще более привлекательными. В 2014 году вступят в силу последние части программы Renewable Heat Incentive. Это приведет к повышению спроса на установку энергетических свай и других геотермальных контуров, так как их стоимость со временем будет снижаться.

В Великобритании уже реализовано много крупных и малых проектов по установке энергетических свай. Компания GI Energy зарегистрировала более 50 проектов по всей Великобритании с инсталлированными и функционирующими системами. Большинство этих проектов уже завершены. Наиболее примечателен проект офисного здания One New Change (рисунок 2). В здании установлена система отопления и охлаждения на 2 МВт, ежегодная экономия энергии составляет 65 тысяч фунтов стерлингов, а выбросы СО2 снизились на 300 тонн/ год. В 2013 году компания GI Energy начала работу над двумя проектами для компании Network Rail (владелец железнодорожных активов в Великобритании) на станциях London Bridge и New London Embassy Building. Геотермальный контур успешно устанавливался во все типы фундаментов, в том числе при строительстве крупномасштабных коммерческих и жилых комплексов. Существует множество вариантов установки геотермального контура. Для того чтобы проект был успешным, необходимо привлечение специалиста по установке геотермальных тепловых насосов на ранних этапах разработки проекта для выбора наилучшего решения, а этим решением может быть даже комбинация нескольких технологий. Компания Gl Energy занимается не только установкой энергетических свай. Gl Energy – это ведущая компания по установке геотермальных тепловых насосов в Великобритании. В 2010 году компания завершила первый проект установки геотермального контура в ячеистую (шпунтовую) подпорную стенку с диафрагмами в отеле Bulgari в Knightsbridge. В отеле также установлены энергетические сваи, которые обеспечивают 200 кВт энергии отопления и охлаждения. Благодаря этому проекту компания GI Energy вместе с WSP выиграла награду Concrete Societies Sustainability award. Недавно, этот

Сокращение выбросов СО2 (тонны)

Кол-во энергетических свай Сокращение выбросов СО2

Геотермальные тепловые насосы

Количество установленных энергетических свай в Великобритании

Количество установленных энергетических свай в Великобритании ежегодное сокращение выбросов СО2 (согласно данным сентября 2012 года)

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ проект выиграл престижную награду Architecture of the Year Award («Архитектурное сооружение года») в категории New Build Hotel category («Новый отель ») на европейском конкурсе European Hotel Design Awards. Крупнейший британский проект гражданского строительства Crossrail предоставил возможность установить геотермальные контуры в фундаменте и стенах своих зданий (Рисунок 3).

Геотермальные тепловые насосы

Рисунок 2. Офисное здание One New Change, расположенное возле Собора Святого Петра. Общая площадь здания 52 000 м2. 32 000 м2 приходится на офисные помещения, 21 000 м2 на торговые помещения Поиски надежного будущего Последнюю декаду в университетах Великобритании стало больше исследований по применению энергетических свай. Roger Bullivant, поставщик свайного оборудования, владеющий крупным бизнесом в жилом секторе, стремится усовершенствовать энергетические сваи на испытательном стенде Nottingham University (Университет Ноттингема). Первый год испытаний продемонстрировал перспективность применения коротких энергетических свай на внутреннем рынке страны и выявил некоторые недостатки существующих проектов энергетических свай (Earth Energy Designer), например, их установка вместе с короткими теплообменниками, не предназначенных для этого. Также, в исследовании предложено в летнее время использовать • Система солнечную подзарядку си- - Стены с диафрагмами и энергестемы отопления в жилых тические сваи зданиях для обеспечения • Размер долгосрочной устойчивой - Мощность охлаждения 150 кВт – 300 кВт работы схемы. - Мощность отопления 150 кВт –

ния. Однако исследование показало, что такой подход ведет к недооценке энергоемкости энергетических свай (Loveridge & Powrie, 2013b). Это означает, что энергетический потенциал энергетических свай еще не полностью изучен и реализован. Во время обсуждения энергетических свай возникли опасения, связанные с тем, что изменения температуры внутри энергетических свай могут повлиять на структурную и геотехническую характеристики свай. Несмотря на успешное применение энергетических свай в Австрии, для некоторых заказчиков необходимы более надежные гарантии. Сотрудники Кембриджского университета (Cambridge University) работают над определением термомеханических характеристик энергетических свай (Bourne-Webb et al, 2013) и разработкой нового метода их проектирования. Другие исследования показали, что прежние методы проектирования переоценивали влияние изменений температуры, возникающие в почве вокруг свай (Loveridge et al, 2012). Эти же исследования указывают на то, что правильно спроектированные энергетические сваи не наносят вред фундаменту. Выводы Энергетические сваи и другие термальные фундаменты – это развивающаяся технология в Великобритании. Внедрение энергетических свай активно поддерживалось группой исследователей. Их усилия были направлены на то, чтобы продемонстрировать преимущества двойного использования строительного фундамента. В последнее время успешно реализовано большое количество проектов, и в их числе – офисное здание One New Change и отель Bulgari Hotel в Лондоне. Правительственные инициативы стимулирования применения возобновляемых источников энергии ускорит дальнейшее внедрение энергетических свай. Источник: REHVA - Journal

В University of 300 кВт • Тип коллектора Southampton (Университет - Энергетические сваи Саутгемптона) проводит- - Стены с диафрагмами ся исследование тепловой • Станции характеристики энерге- - Farrington Street тических свай. В нем по- - Tottenham Court Road казано, что бетон внутри - Bond Street свай улучшает свойства - Fisher Street теплообменника (Loveridge - Paddington & Powrie, 2013a). Обычно, тепловая мощность геотермального теплообменника не учитывается в традиционных методах Рисунок 3. Энергетический фундамент, установленный согласно проекту Crossrail расчета контуров заземле-в Лондоне

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Применение фундаментного теплообменника в системах геотермальных тепловых насосов

Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

James R. Cullin Research Associate, Oklahoma State University, USA, james.cullin@okstate.edu

Jeffrey D. Spitler Regents Professor, Oklahoma State University, USA, spitler@okstate.edu

Введение Системы геотермальных тепловых насосов (ГТН) используются во всем мире. Суммарная тепловая мощность 1,7 миллионов всех установленных блоков составляет 18 ГВт. Системы ГТН высокоэффективны, но их главным недостатком является достаточно высокие первоначальные капиталовложения, обусловленные необходимостью бурения скважин для установки вертикальных грунтовых теплообменников (ВГТО) и проведения земляных работ для установки горизонтальных ГТО. Длина трубопроводов грунтового теплообменника зависит как от ежегодной нагрузки на отопление и охлаждение, так и от теплофизических свойств грунта, конструкции ГТО и других факторов.

В национальной лаборатории Оук-Ридж в США проводились исследования, которые показали пригодность систем ГТН с ФТО для разных типов зданий в Теннеси (Shonder and Spitler 2009, Lu, et al. 2011). Проводились небольшие исследования использования фундаментных теплообменников в разных типах зданий в различных европейских климатических зонах (Spitler et al., 2010), а также крупные исследования в 17 районах США (Cullin et al., 2012). В исследовании Spitler, et al. (2010) не учитывалось промерзание и оттаивание грунта. В этом исследовании использовалась новая усовершенствованная имитационная модель, позволяющая учесть промерзание и оттаивание грунта, если ФТО будут использоваться в условиях северных европейских климатических зон. Однако не учитывался снежный покров – отчасти из-за недостатка информации, отчасти из-за того, что в наихудшем случае температура падает еще до того, как выпадет снег. В работе Xu and Spitler (2011) обсуждается важность моделирования теплообмена в грунте с учетом промерзания/оттаивания и снежного покрова. Использование фундаментного теплообменника в 5 европейских климатических зонах Исследование Spitler, et al. (2010) проводилось 10 европейских локаций с учетом последних изменений климатической классификации Köppen-Geiger (Kottek et al. 2006). Семь несеверных локаций показаны в Таблице 1. Для расширения географического разнообразия в двух локациях (Cfb и Csa) были выбраны по две местности. Таблица 1. Выбранные локации и соответствующие им климатические зоны. Локации

Рисунок 1. Схема системы ФТО, которая монтируется вокруг здания.

Климатическая зона

Мадрид, Испания

BSk (степь умеренных широт)

Милан, Италия

Cfa (субтропический климат)

Лондон, Великобритания Франкфурт, Германия

Cfb (климат с морским/теплым летом)

Марсель, Греция

Csa (Средиземноморский климат)

Франция,

Афины,

Геотермальные тепловые насосы

В зданиях с низким энергопотреблением существенное снижение нагрузки на отопление (по сравнению с традиционной конструкцией фундамента) и охлаждение позволит использовать меньшие грунтовые теплообменники. Предыдущие исследования (Spitler et al., 2010; Xing et al., 2012) содержали подробное описание фундаментных теплообменников (ФТО). Так как в данном случае для установки ФТО не потребуется выполнения отдельных земляных работ или бурения, капитальные затраты могут существенно снизится. На рисунке 1 показана схема системы ФТО, которая монтируется вокруг здания.

Signhild E.A. Gehlin Technical Expert, Swedish Centre for Shallow Geothermal Energy, Sweden, signhild.gehlin@geoenergicentrum.se

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Таблица 2. Параметры четырех прототипов зданий HI

VHI

Общая площадь здания (м2)

148

Коэффициент теплопередачи окон

1,8

0,36 (29% со стороны южного и северного фасадов и 3% со стороны восточного и западного фасадов)

Коэффициент солнечных теплопоступлений Освещение и другие нужды (Вт/м2)

8,2

Постоянное значение инфильтрации

0,5 ACH (значение воздухообмена в час)

Отношение длины к ширине

1,56

Коэффициент теплопередачи стен, Вт/м2*К

0,25

0,20

Коэффициент теплопередачи крыши, Вт/м2*К

0,16

0,13

Таблица 3. Минимальные и максимальные значения температуры жидкости на входе (без установки дополнительного горизонтального грунтового теплообменника) Максимальное значение температуры жидкости на входе (0С)

Минимальное значение температуры жидкости на входе (0С)

Геотермальные тепловые насосы

Локация

1S, VHI

2S, VHI

1S, HI

2S, HI

1S, VHI

2S, VHI

1S, HI

2S, HI

Мадрид, Испания

6,8

4,7

6,2

4,3

23,6

26,2

23,9

36,0

Милан, Италия

7,6

3,7

6,6

1,7

27,3

28,7

27,5

35,2

Лондон, Великобритания

4,0

1,0

3,2

-0,5

17,6

Франкфурт, Германия

2,1

-1,3

1,3

-2,5

18,2

Марсель, Франция

7,8

5,8

7,1

4,7

24,1

32,5

24,4

33,1

Афины, Греция

11,5

9,5

11,0

9,6

28,0

30,6

28,4

39,3

Порто, Португалия

11,7

9,9

11,2

9,8

23,0

23,9

23,0

29,8

В таблице 3 показаны минимальные и максимальные значения температуры жидкости на входе для всех четырех случаев.

Здание, показанное в таблице 4, представляет собой типичный дом в южной Швеции – построенный до 1960 года, с «современной модернизацией», согласно проекту TABULA (Institut Wohnen und Umwelt, 2012). Для определения почасовой нагрузки на отопление, коэффициента производительности теплового насоса и фундаментного теплообменника использовалась программа EnergyPlus (Crawley et al., 2001). Конструкция ФТО с шестью трубопроводами, аналогичной экспериментальной установке лаборатории Оук-Ридж, показана на рисунке 2. Заданное значение температуры отопления - 21,5 °C. В фундаментном теплообменнике используется 30%-ный раствор пропиленгликоля.

Тематическое исследование для Северного Климата Тематическое исследование проводилось с целью определения возможности применения ФТО в Северном климате. В исследовании измеряются нагрузки на отопления для одноэтажного здания (с подвалом) в семи различных регионах Швеции.

Для моделирования работы ФТО программа EnergyPlus использует двухкординатный метод конечных объемов (Lee, et al. 2013). Результаты моделирования основываются на экспериментальных данных за 12 месяцев (Lu, et al. 2011). Моделирование учитывает баланс тепла на поверхности грунта, включая теплопроводность, конвекцию, коротко- и

Для исследования почасовой нагрузки на отопление и охлаждение в заданных локациях рассматривалось несколько типов зданий. Для моделирования результатов использовалась программа EnergyPlus (Crawley et al., 2001). Как показано в таблице 2, все здания делились на одноэтажные (1S) и двухэтажные (2S), с «очень хорошей» изоляцией (VHI) и с «хорошей» изоляцией (HI). В программе EnergyPlus смоделировано использование фундаментного теплообменника для всех четырех вариантов.

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ длинноволновое излучение и испарение (рис. 2). Последние работы установили, что дополнительная точность, учитывающая приток воды, незначительна. Стоит отметить, что модель учитывает замерзание и оттаивание влаги в грунте, а изоляционный эффект снежного покрова – нет. Для тематического исследования в Швеции выбрано 5 локаций: Гётеборг, Йёнчёпинг, Карлстад, Мальмё и Стокгольм. В начале исследования рассматривались Кируна и Эстерсунд, однако из-за низкого значения температуры жидкости на входе теплового насоса они были исключены из исследования. Почасовые параметры погоды для каждой местности взяты из базы IWEC (Thevenard and Brunger 2001) и IWEC2 (Huang 2010). Для определения пригодности ФТО в северном климате, для каждой локации проведено двухлетнее моделирование работы оборудования с помощью программы EnergyPlus. Проверялись минимальное

значение температуры жидкости на входе теплового насоса и температура грунта возле фундамента, потому что низкая температура жидкости у теплового насоса может привести к поломке оборудования, а промерзание почвы возле фундамента – к разрушению конструкции здания. Для сравнения работы системы с фундаментным теплообменником и системы с вертикальным грунтовым теплообменником (ВГТО) в таблице 5 приведены значения минимальной температуры жидкости на входе теплового насоса. На рисунке 3 показана температура грунта 29 января в Гётеборге, когда температура жидкости достигла своего минимума. Серый прямоугольник в верхнем левом угле – это фундамент здания. Фиолетовая линия показывает промерзлый грунт возле фундамента. Для пяти локаций в Швеции показатели одинаковые – промерзание грунта возле фундамента не наблюдалось.

Таблица 4. Параметры типичного здания в Северном климате Общая площадь здания

148 м2

Коэффициент теплопередачи стен

0,26 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи крыши

0,06 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи окон

0,76 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи стен и окон подвала

0,20 Вт/м2*К

Площадь крыши

125 м2

Площадь окон

22 м2

Размеры трубопровода теплообменника qисп.

qрад.тепл.

qрад.солн

Вертикальное расстояние от поверхности грунта, м

0,67

2,2

0,95

2,2

1,23

2,2

1,40

1,94

1,40

1,66

1.40

1.39

qконв.

qконд.

Подвижный фронт

Промерзлый грунт

ФТО

Подвал

Геотермальные тепловые насосы

горизонтальное расстояние от стены подвала, м

Глубина

Температура (0С)

Рисунок 2. Тепловой баланс на поверхности ФТО

Расстояние от фундамента (м)

Рисунок 3. Температура грунта в самый голодный час в Гётеборге 0С

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Таблица 5. Сравнение фундаментного теплообменника (ФТО) с вертикальным грунтовым теплообменником (ВГТО) ФТО Гётеборг

Йёнчёпинг

Карлстад

Мальмё

Стокгольм

Тепловая мощность ТН, кВт*ч

14536

13971

15350

12710

15114

Общее потребление электроэнергии ТН, кВт*ч

5380

5144

5725

4590

5632

Время работы ТН, ч

1163

1122

1228

1017

1209

Минимальная температура жидкости на входе ТН, 0С

-6,4

-6,6

-8,2

-5,0

-8,0

Действительная температура жидкости на входе ТН, рассчитанная по тепловой мощности системы, 0С

-2,4

-2,1

-3,0

-0,9

-2,9

Подача теплового насоса, кВт*ч

14,1

13,6

14,9

12,3

14,6

Общее энергопотребление системы, кВт*ч

5394

5158

5740

4602

5647

Сезонный СОР системы

2,69

2,71

2,67

2,76

2,68

Геотермальные тепловые насосы

ВГТО Гётеборг

Йёнчёпинг

Карлстад

Мальмё

Стокгольм

Тепловая мощность ТН, кВт*ч

14411

13840

15232

12598

15000

Общее потребление электроэнергии ТН, кВт*ч

4979

4820

5329

4227

5230

Время работы ТН, ч

1153

1113

1219

1008

1200

Минимальная температура жидкости на входе ТН, 0С

-4,2

-5,4

-5,7

-2,5

-5,5

Действительная температура жидкости на входе ТН, рассчитанная по тепловой мощности системы, 0С

0,3

0,1

-0,6

2,1

-0,4

Подача теплового насоса, кВт*ч

17,5

16,9

18,5

15,3

18,2

Общее энергопотребление системы, кВт*ч

4996

4837

5347

4242

5248

Сезонный СОР системы

2,88

2,86

2,85

2,97

2,86

7,7%

6,4%

7,1%

8,2%

7,3%

4,1%

3,0%

2,9%

5,0%

3,8%

Недостаток системы ФТО по сравнению с ВГТО при l=1,3 Вт/м*К

Недостаток системы ФТО по сравнению с ВГТО при l=1,8 Вт/м*К

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ С помощью программы EnergyPlus было проведено сравнение энергопотребления систем, в которых используется фундаментный теплообменник, и систем с вертикальным грунтовым теплообменником во всех 5 локациях Швеции. В таблице 5 представлены основные характеристики таких систем, а именно тепловая мощность отопления, энергопотребление теплового насоса, подача теплового насоса и общее энергопотребление системы. Также в таблице 5 показана минимальная температура жидкости на входе теплового насоса и реальная температура жидкости на входе в ТН, рассчитанная по тепловой мощности системы. Последние две строчки таблицы показывают недостаток систем, в которых используется фундаментные теплообменники, с точки зрения дополнительного энергопотребления. Первая строчка – фундаментный теплообменник установлен в глинистый, влажный грунт. Вторая – ФТО установлен в грунт с большим коэффициентом теплопроводности. Энергопотребление системы с фундаментным теплообменником на 3-8% выше, чем у системы, в которой используется вертикальный грунтовой теплообменник. Это связано с менее приемлемыми температурами жидкости на входе теплового насоса. Обе системы не показывают высокого значения СОР. В случае систем с ФТО это связано с ограничениями от использования только периметра фундамента здания. Установка дополнительного горизонтального грунтового теплообменника повысит значение СОР. Сравнивая систему, в которой используется вертикальный грунтовой теплообменник, с аналогичными традиционными системами, можно сказать, что трубопроводы ВГТО относительно небольшие по длине. Это объясняется достаточно высоким качеством изоляции ограждающих конструкций здания. Использование ВГТО с более длинными трубопроводами повысит температуру жидкости на входе теплового насоса и сезонный СОР.

Предыдущее исследование работы фундаментных теплообменников в нескольких климатических зонах Европы показало, что использование ФТО является альтернативой традиционным грунтовым теплообменникам, которые использовались в системах геотермальных тепловых насосов жилых зданий. В этой статье представлены результаты моделирования работы ФТО и исследование пригодности его использования в Швеции (Северная климатическая зона). В северных регионах температура жидкости на входе теплового насоса слишком низкая, поэтому ФТО не пригодны для этой местности. Энергопотребление системы с фундаментным теплообменником на 3-8% выше, чем у системы, в которой используется вертикальный грунтовой теплообменник. Это связано с менее приемлемыми температурами жидкости на входе теплового насоса. Установка дополнительного горизонтального грунтового теплообменника повысит значение СОР системы с фундаментным теплообменником. В случае повышения тепловой нагрузки здания из-за его расширения или замены существующего теплового насоса более современным с высоким значением СОР, ФТО будет недорогим и доступным дополнением к существующей системе вертикального грунтового теплообменника в Северном климате. Моделирование работы ФТО проводилось в США (36° с.ш.). Экспериментальное тестирование оборудования на севере до его коммерческого внедрения поможет правильно понять работу системы с фундаментальным теплообменником, тем более что в этом исследовании не учитывался снежный покров. Источник: REHVA - Journal

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОРТАЛ ЭСКО - все об энергосбережении

Геотермальные тепловые насосы

Портал ЭСКО - это журнал о лучшем: опыте, оборудовании, людях, компаниях, идеях, …

Для всех, чей бизнес связан с эффективным

использованием энергии и защиты окружающей среды

Все о:

• Энергетическом сервисе • Городах и зданиях • Энергетике и промышленности

Сайт портала

www.esco-ecosys.narod.ru

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Пассивное охлаждение в жилых домах – перспектива или провал

Переведено энергосервисной компанией «Экологические Системы»

Ronny Mai Dipl.-Ing. ILK Institute of Air Handling and Refrigeration, Dresden ronny.mai@ilkdresden.de

Thomas Hartmann Prof. Dr.-Ing. ITG Dresden Institute for Building Systems Engineering - Research and Application hartmann@itg-dresden.de

В дополнение классическим инженерным системам проектирования зданий, таким как системы отопления и горячего водоснабжения, в Германии в жилых зданиях начали появляться системы вентиляции и охлаждения. Причины повышенного интереса к этим системам разные. Например, желание жильцов повысить комфортабельность помещений, обсуждения жильцами изменений климата или ожидание наступающего жаркого лета. В настоящее время, основное внимание уделяется климатическим условиям в жилых зданиях зимой, тогда как исследования комфортных условий в помещениях летом почти не проводились. Для приведения параметров кондиционирования жилых помещений в соответствие с требованиями текущей версии DIN V 18599 необходимо интенсивное обсуждение мер по технической, энергетической и экономической оптимизации. Баланс энергии для охлаждения жилых помещений в DIN V 18599 Обзор систем охлаждения Для упрощения последующего развития энергосберегающих норм нормативов в Германии, в 2011 пересмотрен и выпущен стандарт DIN V 18599. Главные изменения коснулись сбалансированию системы охлаждения в жилых домах (часть 6 стандарта). Системы охлаждения жилых зданий представлены на рисунке 1. Основной упор делается на техническом решении, которое реализуются присоединением систе-

мы охлаждения к отопительной или вентиляционной системе. Типичное решение – тепловые насосы в режиме охлаждения или пассивное охлаждение (грунтовой теплообменник или ночная вентиляция с помощью вентилятора). Рассматриваются также и традиционные системы охлаждения, такие как компрессионные холодильные машины и мультисплитсистемы. Предварительное отопление и охлаждение По сравнению с охлаждением в административных зданиях, охлаждение в жилых зданиях характеризуется нормированным значением эффективно-

Тепловые насосы в жилых зданиях

Система охлаждения в жилых зданиях

Активное охлаждение

Пассивное охлаждение

Природная вентиляция

Грунтовой теплообменник

Наружный тепловой насос типа «воздухвода»

Тепловой насос типа «вода-морская вода»

Тепловой насос работающий на вытяжном воздухе

Водяные или воздушные системы

Комнатные системы кондиционирования

Тепловой насос в режиме охлаждения

Охлаждающая машина

Компрессионная охлаждающая машина

Термическая охлаждающая машина

Абсорбционная охлаждающая машина

Рисунок 1. Альтернативы традиционным системам охлаждения согласно стандарту DIN V 18599-6:2011

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ сти охлаждения. Для этого вводится коэффициент частичной нагрузки fc,part и коэффициент предварительного охлаждения. fc,part=AN,c/AN fc,part – коэффициент частичной нагрузки; AN,c – полезная площадь отопления (в соответствии с проектом здания); AN – полезная площадь здания. Коэффициент предварительного охлаждения показывает, что в жилом здании для полного покрытия потребностей в охлаждении используется не вся система охлаждения. Это может быть вызвано ограничением мощности охлаждения (производство холода) (например, грунтовой теплообменник или ночная вентиляция) или ограничением в системе регулирования и распределения холодного воздуха. fc,limit=min(fc,limit,g; fc,limit,ced); fc,limit – коэффициент предварительного охлаждения; fc,limit,g – коэффициент предварительного охлаждения, учитывающий ограничения мощности охлаждения; fc,limit,ced - коэффициент предварительного охлаждения, учитывающий ограничения в системе регулирования и распределения холодного воздуха;

Системы предварительного охлаждения необходимы для снижения температуры в помещении без достижения гарантируемых (стандартных) условий (таких как Категория А в соответствии с стандартом EN ISO 7730, независимо от нагрузки охлаждения). Полученные температурные условия в помещении можно проиллюстрировать на вертикальном температурном градиенте (Рисунок 2). Помещения охлаждаются, однако целью остается достижения определенных температурных условий даже при повышении нагрузки. Предварительное охлаждение (например, в системе активного охлаждения в Таблице 1) может быть вызвано ограничением мощности охлаждения (например, использование естественного охлаждения или охлаждения с помощью холодных батарей в комнате). Коэффициент предварительного охлаждения зависит от следующих факторов: • мощность охлаждения; • системы управления и распределения охлаждения в комнате; • тип здания; • уровень тепловой изоляции здания. Значения коэффициента предварительного охлаждения для нового одноэтажного здания с системой активного охлаждения показаны в таблице 2, с системой пассивного охлаждения – в таблице 3 (согласно стандарту DIN V 18599-6). Если значение коэффициента предварительного охлаждения достигает значения 1, то система полностью покры-

Таблица 1. Максимальная мощность охлаждения выбранных систем (DIN 18599- 6) Генерация Регулирование и распределение холодного воздуха

Наружный тепловой насос типа «воздух-вода»

Тепловой насос, работающий на вытяжном воздухе

Компрессионная охлаждающая машина

Комнатные системы охлаждения

Охлаждение потолка

20 Вт/м2

45 Вт/м2

Напольное охлаждения

20 Вт/м

Использование батарей для охлаждения

2,5 Вт/м

Батарея из оребрённых труб с вентиляторным обдувом

20 Вт/м2

45 Вт/м2

Система вентиляции

5 Вт/м2

Сплит/мультисплит системы

45 Вт/м2

Температура воздуха в центре комнаты, 0С Без охлаждения

Высота комнаты, м

2,5 Вт/м

Высота комнаты, м

Температура воздуха в центре комнаты, 0С Предварительное охлаждение (Использование батареи для охлаждения)

Температура воздуха в центре комнаты, оС Охлаждения (например, напольное охлаждения)

Рисунок 2. Вертикальный температурный градиент как функция системы охлаждения

Тепловые насосы в жилых зданиях

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ вает потребности в охлаждении. Если значение коэффициента предварительного охлаждения ниже 1 – то система не полностью покрывает потребности в охлаждении.

Qrc,b – энергия, необходимая на охлаждение; fc,part– коэффициент частичной нагрузки; fc,limit – коэффициент предварительного охлаждения; Qrc,ce – теплопоступления во время регулирования и холодного воздуха в помещении; Qrc,d – теплопоступлений во время распределения холодного воздуха в помещении; Qrc,s – теплопоступлений во время аккумулирования холодного воздуха в помещении.

Производительность охлаждения и конечное энергопотребление системы охлаждения Расчет производительности охлаждения проводится с учетом коэффициента частичной нагрузки, коэффициента предварительного охлаждения, а также с учетом теплопоступлений во время регулирования, распределения и аккумулирования холодного воздуха в помещении.

Годовое энергопотребление зависит от типа охлаждения. Для компрессионных холодильных машин или тепловых насосов в режиме охлаждения используется формула:

Qrc.outa= Qrc,b* fc,part* fc,limit+Qrc,ce+ Qrc,d+ Qrc,s;

Таблица 2. Коэффициент предварительного охлаждения выбранных систем активного охлаждения для нового одноэтажного здания (DIN 18599-6) Генерация

Регулирование и распределение холодного воздуха

Наружный тепловой насос типа «воздух-вода»

Тепловой насос, работающий на вытяжном воздухе

Компрессионная охлаждающая машина

Комнатные системы охлаждения

Охлаждение потолка

1,00

Напольное охлаждения

0,98

Использование батарей для охлаждения

0,36

Батарея из оребрённых труб с вентиляторным обдувом

1,00

0,60

1,00

Система вентиляции Сплит/мультисплит стемы

си-

Таблица 3. Коэффициент предварительного охлаждения выбранных систем пассивного охлаждения для нового одноэтажного здания (DIN 18599-6) Генерация

Тепловые насосы в жилых зданиях

Регулирование и распределение холодного воздуха

Наружный тепловой насос типа «воздух-вода»

Тепловой насос, работающий на вытяжном воздухе

Компрессионная охлаждающая машина

Комнатные системы охлаждения

Охлаждение потолка

0,73

Напольное охлаждения

0,73

Использование батарей для охлаждения

0,36

Батарея из оребрённых труб с вентиляторным обдувом

0,73

Система вентиляции

0,60

0,10

0,44

0,51

Сплит/мультисплит стемы

си-

Таблица 4. Сезонный коэффициент энергоэффективности выбранных систем активного охлаждения для нового одноэтажного здания (DIN 18599-6 6) Генерация Регулирование и распределение х олодного воздуха

Тепловой насос, работающий на вытяжном воздухе

Наружный тепловой насос типа «воздух-вода»

Компрессионная охлаждающая машина

Комнатные системы охлаждения

Выходная температура охлаждения

Сплит

Мульти-сплит

Охлаждение потолка

2,11

2,55

2,18

2,95

1,90

1,40

Напольное охлаждения

3,10

2,83

2,77

2,37

3,19

Использование батарей для охлаждения

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Qrc,f,electr,a= Qrc,outg,a/ EER* PLVAV; Qrc,f,electr,a – конечное энергопотребление для производства холодного воздуха (потребляемое электричество); Qrc,outg,a– годовая производительность охлаждения; EER – коэффициент энергоэффективности; PLVAV – средний коэффициент частичной нагрузки. В таблице 4 представлены стандартные значения сезонного коэффициента энергоэффективности для нового одноэтажного здания. Аналогично рассчитывается годовое энергопотребление для термальных охлаждающих машин. Qrc,out,therm,a= Qrc,outg,a/ ς* PLVAV Qrc,out,therm,a – годовое конечное энергопотребление для производства холодного воздуха Qrc,outg,a - годовая производительность охлаждения; ς – номинальный коэффициент теплоемкости; PLVAV – средний коэффициент частичной нагрузки Мощность системы охлаждения Как видно на рисунке 3, часы пик совпадает с очень низкими нагрузками на систему охлаждения. Система охлаждения с низкой мощностью может обеспечивать комфортные температурные условия в помещении в этом диапазоне нагрузок. В базовом варианте, максимальные уровни нагрузок охлаждения в профиле нагрузок соответствуют максимальной требуемой мощности системы охлаждения.

В немецком стандарте DIN V 18599-7: 2011 (приложение А, нежилые дома) показаны различные значения частичной нагрузки для разных граничных условий и типов зданий. Используя типичные диапазоны нагрузок жилых зданий (Рисунок 3), определены частичные нагрузки систем с активным охлаждением в жилых зданиях. В этом расчете учитывается возможное ограничение мощности оборудования системой управления и распределения холода. На рисунке 4 показаны частичные нагрузки системы охлаждения наружный воздух – тепловой насос «Вода-Вода» в режиме охлаждения существующих одноэтажных зданий с нормальной термоизоляцией (в соответствии со стандартом ”WSchV 1995”). Обычно, тепловые насосы с инверторным управлением (постоянным управлением) более энергоэффективны, чем тепловые насосы с поэтапным управлением (включение-выключение), так как они имеют более высокое значение частичной нагрузки в режиме охлаждения. Если удельная мощность охлаждения системы управления и распределения холода опустится ниже 20 Вт/м2, потребуется снижение мощности теплового насоса. Это приведет к снижению энергоэффективности. В тоже время, коэффициент предварительного охлаждения снизится до 1,0 и меньше. Это может быть вызвано ограничением мощности системой управления и распределения холода, так как охлаждение помещения происходит за время, меньшее, чем период охлаждения. На рисунке 5 показана зависимость коэффициента предварительного охлаждения от ограничений мощности в системе управления и распределения холода существующего жилого одноэтажного зданиях с разным качеством теплоизоляции. Коэффициент предварительного охлаждения показывает зависимость между энергией, подводимой к установленной системе охлаждения, и требуемой энергией охлаждения, отнесенной в средней площади всех комнат в одноэтажном здании. Как правило, этот коэффициент несколько выше в зданиях с хорошей изоляцией, чем в старых зданиях с плохой изоляцией.

Частичная нагрузка Эффективность охлаждающего теплообменника обычно характеризуется коэффициентом энергоэффективности EER. Номинальная (максимальная) мощность охлаждения требуется лишь несколько часов в год. В основном в жилых домах система охлаждения работает в режиме частичной нагрузки (Рисунок 3). Снижение мощности охлаждения вызвано применением системы управления мощностью, которая может быть системой с постоянным контролем (например, регулирование скорости) или с поэтапным контролем (например, включение-выключение). Чем эффективнее работает система управления, тем выше эффективность всей системы охлаждения.

Если ограничения мощности в системе управления и распределения холода увеличиваются, скорость передачи энергии охлаждения уменьшается. Воздушные системы охлаждения с мощностью охлаждения до 5 Вт/м2 обеспечивают лишь половину требуемой годовой энергии охлаждения.

Для отображения этого эффекта с помощью метода нормативных значений были установлены значения частичной нагрузки. Умножив значения частичной нагрузки на номинальный коэффициент энергоэффективности, получаем значение сезонного коэффициента энергоэффективности

Выводы Количество проданных реверсивных тепловых насосов указывает на то, что в Германии отрасль охлаждения в жилых домах занимает всё более устойчивое положение на рынке. Причинами этого может быть желание жильцов повысить комфортабель-

Тепловые насосы в жилых зданиях

Если установленная система охлаждения не предоставляет требуемую мощность охлаждения, она называется «системой охлаждения с частичной нагрузкой». Этот дефицит мощности может происходить из-за ограничения мощности системы производства и распределения холода (например, воздушная система естественного охлаждения с грунтовым теплообменником) или системы управления (например, напольная система охлаждения).

охлаждающего теплообменника. Сезонный коэффициент энергоэффективности охлаждающего теплообменника показывает зависимость общего годового энергопотребления от требуемого конечного энергопотребления. Энергоэффективная система охлаждения (система с низким конечным энергопотреблением) должна иметь высокий номинальный коэффициент энергоэффективности и большую частичную нагрузку.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ зованием эффективного оборудования, которое не потребует значительных капиталовложений. Этот метод позволяет значительно ограничить использование неэффективных систем охлаждения.

ность помещений, обсуждения жильцами изменений климата или ожидание наступающего жаркого лета.

Нередко система охлаждения становиться дополнительной функцией существующего оборудования (например, в комбинации с тепловым насосом или вентиляцией).

предварительного

Нынешний стандарт DIN V 18599: 2011 «Охлаждение в жилых зданиях» является частью стандарта энергосбережения (EnEV) в Германии. Особое внимание уделяется сравнению систем охлаждения в жилых зданиях с системами кондиционирования воздуха в административных зданиях.

стандарт для зданий с плохой изоляцией (EnEv2009) стандарт для зданий с обычной изоляцией(WSchV1995)

стандарт для зданий с очень хорошей изоляцией (старые здания)

Коэффициент охлаждения

Тем не менее, в Германии нет общего тренда в системах охлаждения жилых домов. Конструктивные меры по защите зданий от летнего тепла предпочитают техническим системам охлаждения. Тем не менее, в новых жилых домах средние нагрузки охлаждения составляют 30 Вт/м2.

В стандарте DIN V 18599-6: 2011 описаны и расМощность охлаждения Вт/м2 считаны коэффициенты предварительного охлаждения и частичной нагрузки, которые позволяют сравнивать системы охлаждения с точки зрения поРисунок 5. Коэффициент предварительного охлаждения в завитребления энергии и температурных условий в по- симости ограничений в системе регулирования и распределемещении. Основное внимание уделяется типичным ния холодного воздуха (ІІ категория здания) системам охлаждения в жилых зданиях. Метод энергетического баланса предоставляет возможность создать достаточный эффект охлаждения с исполь-

Тепловые насосы в жилых зданиях

Таблица 5. Классификация зданий в зависимости от года застройки

Категории жилых зданий

Старые здания (стандарт для зданий с плохой изоляцией)

Старые здания (стандарт для зданий с обычной изоляцией)

Новые здания (стандарт для зданий с очень хорошей изоляцией)

Год постройки

До 1995 года

С 1996 года

Новые здания

Стандарт качества изоляции

Немецкий стандарт «WSchV 1995»

Немецкий стандарт «EnEv 2009»

Коэффициент теплопередачи стен

1,0 Вт/м2*К

0,5 Вт/м2*К

0,28 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи окон

2,5 Вт/м2*К

1,8 Вт/м2*К

1,3 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи верхнего слоя пола

0,8 Вт/м2*К

0,3 Вт/м2*К

0,2 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи стен или потолка неотапливаемых комнат / стен, контактирующих с грунтом

1,0 Вт/м2*К

0,5 Вт/м2*К

0,35 Вт/м2*К

Таблица 6. Основные параметры зданий Категории жилых зданий

І категория

ІІ категория

ІІІ категория

Теплоаккумули-рующая способность (термальная масса) класса S

Теплоаккумули-рующая способность (термальная масса) класса М

Теплоаккумули-рующая способность (термальная масса) класса L

10% земляного пола, 2 окна, 1 ориентация

20 % земляного пола, 3 окна, 2 ориентации

30 % земляного пола, главный фасад здания полностью застеклен

Восток

Запад

Юг

Тип стеклопакета (значение коэффициента теплопоглощения)

Двойной стеклопакет g=0,8

Стеклопакет с термозащитой g=0,6

Стеклопакет с защитой от солнечного излучения g=0,4

Тип системы затемнения

Внутренняя противобликовая защита активна только в случае попадания прямых солнечных лучей

Внешняя противобликовая защита активна только в случае попадания прямых солнечных лучей

Емкость теплоаккумулятора

Доля площади здания, занимаемая окнами Ориентация здания

Июль 2014

Ванная ком. Детская ком.

Кухня Квартира

Нагрузка

Рисунок 3. Скорость распределения охлаждения в разных комнатах для существующего одноэтажного здания, качество изоляции – обычное (German “WSCHV 1995”, ІІ категория здания)

Система управления

Коэффициент частичной нагрузки

Скорость, ч/площадь комнаты

Гостиная Спальня

Система с поэтапным контролем

Мощность охлаждения Вт/м2

Рисунок 4. Значения коэффициента частичной нагрузки реверсивного теплового насоса типа «воздух-вода» для существующего одноэтажного здания, качество изоляции – обычное (German “WSCHV 1995”, ІІ категория здания)

Источник: REHVA - Journal

Портал ЭСКО. Журнал «Города и здания» Каждый месяц 1000 страниц об энергосбережении в городах и зданиях мира

Контактная информация

Адрес: пр.Маяковского 11, г.Запорожье, Украина Телефон: (+38 061) 224-68-12 E-mail: esco-ecosys@narod.ru Сайт: http://www.esco-ecosys.narod.ru

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Глубокая утилизация теплоты

сбросных продуктов сгорания теплогенерирующих установок к.т.н Е.Г Шадек, Б.И. Маршак, к.т.н. А.Б. Анохин (ГК «RAINBOW-Инженерные системы», г. Москва); В.Г. Горшков (Институт теплофизики СО РАН, г. Новосибирск). Обзорная часть. Постановка задачи Глубокая утилизация (ГУ) продуктов сгорания (ПС) теплогенерирующих установок, в частности, котлов, обеспечивается при охлаждении ПС ниже температуры точки росы ТР, которая для ПС природного газа составляет ТР = 50-55 0С. При этом происходят конденсация водяных паров (до 19-20% объема или 1213% веса ПС) и полезное использование физической теплоты ПС (около 40% всего теплосодержания ПС) и теплоты конденсации водяных паров. КПД котла в конденсационном режиме порядка 105% по низшей теплотворной способности топлива QPH. Температуру ПС газового топлива за котлами ТУХ в России принимают не ниже 110-130 0С для исключения конденсации водяных паров в газоходах, дымовых трубах и с целью увеличения естественной тяги дымовых труб, снижения напора дымососа. Экономия топлива при ГУ в сравнении с котлом с паспортным (максимальным) КПД 92% составит около 13%. Ещё один эффект глубокой утилизации - снижение техногенной нагрузка на среду, сокращение эмиссии вредных выбросов (NOх, СО2) – на 20-40%. Конденсационные котлы оборудуются развитыми хвостовыми поверхностями из коррозионностойких материалов (нержавеющей стали и сплавов, меди, алюминия, керамики) – конденсационным экономайзером (КЭ), в котором и осуществляется глубокое охлаждение ПС при подаче в него обратной воды из системы теплоснабжения (отопления). КЭ оснащается узлом сбора, отвода и обработки конденсата (с последующим его использованием для подпитки котла или теплосети). Низкая, как правило, температура (30-40 0С) обратной воды при типичном температурном графике, например, 70/40 0С в системах отопления в странах западной Европы и США позволяет обеспечить глубокое охлаждение ПС и утилизацию теплоты в КЭ и, таким образом - конденсационный режим работы котла без искусственного охлаждения хладоносителя.

АБТН

Ввиду с высокими экономичностью и к.п.д. конденсационные котлы получили массовое применение в развитых странах с относительно теплым климатом: до 90% выпускаемых ведущими фирмами Запада котлов – конденсационного типа. Эксплуатируются такие котлы и в некоторых районах России. В России, где, в отличие от стран Запада, температура воды ТОБ в обратной магистрали теплофикационных систем (ТС) централизованного теплоснабжения, как правило, выше ТР, глубокая утилизация в течение отопительного сезона (ОС) возможна только в 4-х трубных системах ТС или при исполь-

Июль 2014

зовании теплонасосных технологий (ТНТ) и установок (ТНУ). Производство конденсационных котлов в России отсутствует. Имеются единичные примеры перевода котлов в конденсационный режим работы путём установки в газоходе за обычным котлом (например, российского производства) конденсационных теплообменников-утилизаторов (КТУ). Такой КТУ выполняет роль КЭ в конденсационных котлах и при подаче в него воды с температурой ниже ТР (например, в частном случае, описанном в [1], водопроводной для ГВС) обеспечивает глубокую утилизацию. Так, при установке в качестве КТУ одной секции калорифера типа КСк-4-11 костромского калориферного завода за котлом ДЕ10-14ГМ его производительность повысилась на 7-8% без увеличения расхода топлива (Ульяновская ТЭЦ-3, 1992 г.) [1]. Применение КТУ на двух отопительных котельных повысило КПД котлов на 10% (Брянские тепловые сети, «ВКТИстройдормаш-Проект», 2001 г.) [2]. Поскольку в КТУ, так же как и в КЭ, отходящие газы охлаждаются до температуры порядка 40 0С, возникает задача предотвращения дальнейшей конденсации водяных паров за КТУ - в газовом тракте и дымовой трубе. Практическое решение – байпасирование, т.е. перепуск помимо КТУ по обводному каналу (байпасу) части выходящих из котла горячих дымовых газов, достаточной для поддержания заданной температуры ПС (70-90 0С) в газоходе за КТУ [1]. Степень байпасирования (количество перепускаемых горячих газов) укладывается в диапазон 20-30% от общего количества ПС. Главная причина отставания России в разработках и внедрении технологий и оборудовании для ГУ - низкая цена природного газа и высокие капзатраты на реализацию систем ГУ и, соответственно, большие сроки окупаемости вложенных средств. Актуальность проблемы очевидна и будет расти с неизбежным и быстрым удорожанием топлива. Одним из эффективных решений для условий России (см. выше) - в создании системы глубокой утилизации (далее система) с помощью понижающего абсорбционного бромистолитиевого теплового насоса (АБТН) [3]. Парокомпрессионные тепловые насосы (ПТН), как альтернатива АБТН, не рассматриваются, поскольку последние обладают принципиальными преимуществами, а именно: минимальное потребление электроэнергии (только на насосы), безопасность и экологическая чистота (нет токсичных выделений). Компрессорные установки требуют большего внимания в связи с общей инертностью технологического процесса. Планируемые затраты на техническое обслуживание тоже отличаются – компрессорные

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ теплонасосы используют масла, которые необходимо менять и пополнять. Имеет место также утечка хладоагента (согласно гарантии в пределах 1% в год). В АБТН отсутствуют движущиеся части, динамические нагрузки, вибрации, и, соответственно, мощные фундаменты, износ, шум (только от насосов) и пр. В заключение краткого обзора отметим, что конденсационный режим наиболее эффективен для котлов на природном газе. ПС природного газа характеризуются наибольшим содержанием влаги, высокой температурой точки росы и низким значением рН конденсата, высоким качеством конденсата: он лишён взвешенных веществ, карбонатной жёсткости и имеет сухой остаток менее 5 мг/л. После обработки (дегазации, декарбонизации) его можно использовать в водном балансе котельной в качестве подпиточной воды котла, тепловой сети Таким образом, предлагаемая система глубокой утилизации включает: • АБТН – источник холодной воды - хладоносителя для отбора теплоты от ПС в КЭ или КТУ при температуре ниже ТР в замкнутом контуре испарителя – температуры входа/выхода 30/25 0С и генератор тепла для нагрева воды в диапазоне от 30-60 до 60-90 0С в контуре Абсорбер-Конденсатор-потребитель (тепловая сеть, ЦТП, ТП). Рекомендуется АБТН с огневым обогревом с использованием такого же топлива, который подается на котельную установку и глубокой утилизацией ПС от АБТН, как наиболее экономичный и удобный для включения в технологическую схему газового котла. • КЭ или КТУ, размещаемый сразу за котлом в газоходе и включённый в замкнутый контур Испарителя АБТН (КТУ – Испаритель), в котором циркулирует хладоноситель, вода с температурой 30/25 0С. При этом возможны следующие варианты системы: 1. Импортный (дорогостоящий) конденсационный котёл. 2. Создание - от пилотного Проекта до серийного производства - отечественного конденсационного котла с КЭ (вариант а) либо с КТУ в газоходе (вариант б) в схеме с АБТН 3. Модернизация (реконструкция) существующих котлов (паровых или водогрейных, энергетических или отопительных) с установкой комплекса КТУ – узел сбора конденсата за котлом, подключение в технологическую схему с АБТН, перевод их в работу в конденсационном режиме. Кроме топлива, источниками энергии(греющей средой) для АБТН могут быть [3]. • пар давлением 0,4-0,8 МПа, • горячая вода с температурой не ниже 145 0С, • дымовые газы с температурой от 400 0С.

Установленная электрическая мощность насосов АБТН - 25,2 кВт, сухая масса 38 т, габариты (ДхШхВ),м: 9,3х4,3х3,3 Единственный разработчик и изготовитель АБТН в России – ООО «ОКБ ТЕПЛОСИБМАШ» (http://www. teplosibmash.ru), научное руководство - Институт тепло -физики СО РАН (ИТФ), г. Новосибирск. Серийно выпускаются АБТН 400, 600, 1000, 1500, 2000, 3000,4000Т(П) (цифра – холодильная мощность, QУТ, в кВт, Т- с топливным (огневым) обогревом генератора, П- с паровым обогревом генератора). Крупнейший иностранный поставщик АБХМ и АБТН в России – китайская фирма BROAD (по лицензиям западных фирм), представительства в С.Петербурге и Москве. В номенклатуре машины до 10 МВт холодильной мощности. Состав и работа системы (по пп. 2б и 3, см. выше) видны из рассмотрения принципиальной схемы. На рисунке обозначены: Г – генератор, К – конденсатор, А – абсорбер, И – испаритель. Обводной газоход (байпас) в сечении не виден, он показан пунктиром. Схема включения системы в структуру котельная – потребитель (тепловая сеть) позволяет реализовать любой возможный режим работы котла с системой на потребителя: 1. штатный - с АБТН и КТУ, 2. с догревом воды из контура Абсорбер - Конденсатор в котле и 4. без догрева, с подачей потребителю; 5. без АБТН, с подачей в КТУ обратной холодной воды (когда её температура ниже ТР; в этом случае АБТН отключается от схемы). Результаты исследований на объектах Далее изложены основные результатов выполненной по заказу ИТФ работы «Расчёты и выбор оптимального варианта использования тепловых насосов для глубокой утилизации теплоты сжигания топлива и повышения к.п.д. котлов». Обследования и расчёты проведены для двух котельных в Зеленодольске и одной в Елабуге (Татарстан), общее число котлов – 13, из них два паровых. На большом массиве фактических данных (статистика, отчётность, результаты режимно-наладочных испытаний) разработана и проверена инженерная методика расчёта системы ГУ для котла. В качестве исходных данных (ИД) принимают (или задают): расход газа ВГ, его состав и теплотворность QHP, коэффициент расхода воздуха aУХ, температуры ПС за котлом t`УХ, за КТУ t``УХ, смеси ПС за байпасом tСМ, Согласно методике последовательно рассчитывают: • тепловую мощность котла (по расходу газа); • объёмы сухих и влажных ПС; • степень байпасирования; (из теплового баланса потока ПС на участке главный газоход КТУ – байпас – газоход; температура ПС после смешения за КТУ принята 90 0С); • объёмы ПС – на входе, выходе и средний через КТУ; • влагосодержание ПС на входе/выходе КТУ; (по ф. Л.Г. Семенюка [1, стр.60, ф. 3.3, 3.4]; • количество конденсата;

АБТН

Приведём основные характеристики АБТН-4000Т (топливо- природный газ). • коэффициент трансформации x = 1,65-1,75; в нашем примере x= QT/ QГЕН=10,2/5,885=1,73; • тепловая мощность (контур А-К) QT =10,2 МВт; • холодильная мощность - утилизируемая теплота (контур Испарителя) QУТ=4000 кВт; • расход газового топлива в генераторе ВГЕН,

= 633 нм /ч, тепловая мощность генератора QГЕН=5,885 МВт; • расходы воды, м3/ч,: хладоносителя (в Испарителе) GИ=688, теплоносителя (контур Абсорбер-Конденсатор) GK-A=275. 3

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ • утилизируемое тепло QУТ. (по формуле И.З. Аронова [1, стр.59, ф. 3.2];

КПД котла в конденсационном режиме составит:

hК = [(1- q2 - q5)*ВГ *QPH+ QУТ/1.163]/(ВГ *QPH)

По значению QУТ выбирают типоразмер АБТН и число калориферных секций КТУ.

Пренебрегая потерей тепла с недожогом (q5), получим для котла ПТВМ30М (первый столбец табл. 1), hК = [(1-0,069)3606х8000+10200000/1,163]/ [3606х8000+633х8000]=1,0506.

В качестве КТУ рекомендуется теплообменник (Т/О) поверхностного типа на базе биметаллического калорифера ОАО «Калориферный завод», г. Кострома, марки ВНВ123-412-50АТЗ: воздухонагреватель водяной, трубчато-ребристый, поверхность спирально-накатанная, оребрение из алюминиевых сплавов. Размеры ДхВхШ, м.: 1,727х1,575х0,18, вес 229 кг. Выбор компоновки секций Т/О и подключения по воде и газам позволяют варьировать и обеспечивать скорости воды и газов в рекомендуемых пределах (1-4 м/с).

В схеме предусмотрена утилизация теплоты ПС, отходящих из горелки генератора АБТН. Обозначим это дополнительное количество тепла QДОП Тогда КПД системы будет h К= [ ( 1 - q 2- q 5) x В Гx Q PH+ Q KT+ Q Д О П / 1 . 1 6 3 ] / [ВГ*QPH+ВГЕН*QPH], При глубокой утилизации доля утилизируемого тепла обычно в пределах 10-12% теплопроизводительности установки. Принимая эту долю равной 10%, получим QДОП = 0,1х ВГЕНxQPH и значение hК =1,0655, т.е. на 1,49% больше.

Для АБТН-4000Т число калориферных секций от 4 до 10 в зависимости от температуры и объёма ПС. Для работы в условиях России конденсационного котла западных фирм-поставщиков в конденсационном режиме достаточно включить КЭ котла в контур Испарителя АБТН (замкнутый контур хладоносителя Испаритель - КЭ).

Как видно из табл. 2, для данного котла переход на конденсационный режим с той же мощностью 30,7 Гкал/ч в системе ГУ обеспечит повышение КПД до 107%, снижение удельного расхода топлива в диапазоне 12-23%, или (133-245) тыс. Ккал на Гкал произведённого тепла. Годовая экономия средств в сравнении с режимом котла с лучшими показателями (КПД 92%) составит около 16 млн. руб при действующем тарифе.

В табл. 1 представлены фактические данные (полученные на объектах) и расчётные параметры работы котлов, выбор оборудования – АБТН и КТУ; в табл. 2, для оценки эффективности и сравнения действующего и расчётного конденсационного режимов, - параметры действующего водогрейного котла КВГМ 30/150, ст. №3 Центральной котельной №2 г. Елабуга, по фактическим данным (А) и расчётные показатели работы котла в конденсационном режиме в системе глубокой утилизации (Б).

Оптимальный режим работы котла достигается, когда его тепловая мощность QК превышает холодильную мощность АБТН (испарителя, т.е. количество утилизируемого тепла QУТ) на величину,

Табл. 1. Характеристки работы котлов и выбор оборудования системы глубокой утилизации (АБТН и КТУ) Котлы Параметры

ПТВМ 30М

КВГМ 9,6/115

КВГМ 30/150

КВГМ 50/150

ДКВр 20/13**

ДЕВ 25

Тепловая мощность, QK, Гкал/ч паспортная расчётная, QK=ВГ QPH*

30,1 28,75

30,1 25,7

8,3 7,16

30 30,7

50 37,8

Паропро изводит. 20 т/ч 15,53

15 15,8

Расход газа,ВГ,расчётн. max. м3/ч

3606

3230

1100

3787

5081

1941

1980

1,23

1,38

1,25

1,45

1,27

1,5

Тем-ра ПС за котлом, t`YX, 0С

144

125

172

189

136

169

Потеря тепла, q2, %

6,9

10,4

6,5

Уд. расход усл. топ-ва, qУД, кг у.т./Гкал

155,7

183,5

157

161

154,4

155,9

157

Коэф. расхода в-ха за

АБТН

котлом, l, расч.

КПД брутто,%

91,77

91,8

91,6

90,3

93,6

91,6

Утилизируемое тепло, QУТ, кВт

3600

2780

954

4345

6465

1684

1376

Отношение QУТ/QК, %

10,8

9,3

11,45

11,1

13,4

7,5

АБТН

4000Т

3000Т

1000Т

4000Т

2000Т

15000Т

Число секций КТУ***

ПРИМЕЧАНИЯ: *QPH = 8000 ккал/м3. **- паровой котёл. *** - секции калорифера ВНВ123-412-50АТЗ

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ Табл. 2. Параметры водогрейного котла КВГМ 30/150 Центральной котельной №2, г. Елабуга, - фактические (А) и расчётные при работе в конденсационном режиме в системе глубокой утилизации (Б) №

Показатели

Тепловая мощность котла, Гкал/ч

30,7

Расход газа, м3/ч

3757

3264

Теплотворность газа, QHP, ккал/м3

8171

Температуры: уходящих газов за котлом, С

189

за КТУ

за байпасом, после смешения

90 Показатели энергоэффективности

7 8

удельный расход условного топлива, кг у.т./Гкал

152-168

133 12,5-23

снижение уд. расхода, %

107

КПД брутто по QHP, %

повышение КПД,%

Экономия газа: в час, м3/ч

493

в год, при коэф. исп. мощности К =0,7, тыс. м3/год

3023

в млн.рублей в год при тарифе 5199 руб/тыс. м3

15,7

близкую к количеству тепла, отводимому в байпас. Оно зависит прежде всего от заданной температуры t``YX уходящих газов за КТУ после смешения. Так, по данным расчётов, для того же котла при повышении t``YX с 60 до 90 0С степень байпасирования Y увеличивается с 0,116 до 0,31. Коммерческая эффективность проекта Расчёт коммерческой эффективности системы проводился по международным критериям и стандартам. Использованы данные Заказчика по тарифам и ценам энергоносителей на июнь 2013 г, с учётом ближайших прогнозов. Приняты обычные для таких методик допущения. Базовая цена газа на 2013 г. принята с учетом транспортировки газа, равной 4961 руб. за тысячу м3 в августе 2013 года, средний тариф электрической энергии - 4,65 руб./кВт*ч, проиндексированный в дальнейшем по темпам роста; расчеты эффективности инвестиций выполнены в номинальных ценах (с включенной инфляцией) с дисконтированием по ставке, равной 15%; значение коэффициента использования тепловой мощности К взято равным 0,7, что, с учётом работы системы на ГВС, вполне возможно. Единственной доходной частью реализации проекта являются денежные средства, получаемые в результате годовой экономии природного газа В порядке примера на графиках и в таблице представлены результаты расчётов для котельной кв. 1-7 г. Зеленодольска. Аналогичные зависимости получены и для других котельных.

Заключение. Выводы Решение проблемы глубокой утилизации для

России - система на базе АБТН в различных вариантах (импортный конденсационный котёл с КЭ, производство собственных аналогов, либо котлов с КТУ в главном газоходе, модернизация действующих котлов с установкой КТУ в газоходе). При таком подходе сразу решаются задачи размещения оборудования, включения, работы системы на различных режимах, обеспечиваются максимальная компактность, экономичность, удобство эксплуатации. В работе 1. Разработана методика обработки статистических данных, выбора и задания исходных данных к расчёту, расчёта и выбора оборудования для систем, - АБТН и КТУ, получены результаты расчёта для всех 11 котлов трёх котельных по всей линейке производства «ОКБ «ТЕПЛОСИБМАШ». 2. Расчёт коммерческой эффективности проекта по международным стандартам и критериям (NPV, IRR, PI, PP, DPP). 3. Глубокая утилизация тепла ПС даёт до 1213% экономия топлива; КПД котла до 105%, утилизация ПС от самого АБТН прибавляет ещё 1-1,5% степень байпасирования 0,130,3; отношение потенциала утилизации тепла к теплопроизводительности котла 7,5-14%. Следует рекомендовать руководству котельных, ПТО вести отчётность и документацию по наработке основного оборудования, в частности, котлов, в течение всего года. 4. Предложены технические решения (установка КТУ, схема включения и др.), содержащие ноу-хау. 5. Установлена область рентабельности систем. Её нижняя граница по тепловой нагрузке АБТН – 3-4 МВт, по теплопроизводительности котла 20-30 Гкал/ч. Срок окупаемости для АБТН-1500Т около 6 лет и снижается с увеличением холодильной мощности до 3- 4 лет для АБТН-3000Т и 4000Т. 6. Основные проблемы внедрения систем на действующих котлах – размещение оборудования.

АБТН

Следует отметить, что при моделировании не учтены затраты, связанные с получением разрешений на применение АБТН и КТУ в существующих котельных от заводов-изготовителей, проектных институтов, органов Ростехнадзора и т.д. и выполнением их рекомендаций.

max 92

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

АБТН

Июль 2014

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

7. Наиболее рациональный путь широкого освоения новой технологии – применение на стадии проектирования, при разработке ТЗ и ТЭО новых и реконструкции, модернизации, расширении действующих энергообъектов. 8. Для реализации системы потребуются:

ЛИТЕРАТУРА 1.А.А. Кудинов. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. М., Машиностроение, 2012 г. 2.Н.Ф.Свиридов, Р.Н. Свиридов, И.Н. Ивуков, Б.Л. Терк. Установка утилизации тепла дымовых газов. ж. Энергосбережение, №4, 2002 г. 3.В.Г.Горшков. Патент РФ №2489643 «Конденсационная котельная установка (варианты)», кл. МПК F22833/18, опубл.10.08.2013 г.

АБТН

• разработка узла (камеры) размещения КТУ с байпасом в главном газоходе или на участке газового тракта перед дымовой трубой, система сбора, удаления и обработки конденсата, конструкция каплеуловителя. • создание методики расчёта и обеспечение требуемого аэродинамического режима газового тракта с КТУ и регулируемым байпасированием (работа дымососа, дымовой трубы) и пр.; разработка системы погодозависимого автоматического регулирования производительности котла и работы системы в сети и др.

Разработка и реализация пилотного проекта системы (в частности, комплекса котёл с КТУ -АБТН) откроет перспективы широкого применения высокоэффективной энергосбере -гающей технологии как на энергообъектах в малой и средней энергетике, так и коммунальном теплоснабжении в России – в сфере ЖКХ (коммунальное теплоснабжение –квартальные, районные, городские котельные, РТС, ТЭС и т.п.), что обеспечит значительную экономию природного газа, улучшит экологическую обстановку и пр.

Энергосервисная компания

Экологические Системы

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

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

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

Сделать жизнь лучше сегодня и оставить будущим поколениям эту планету чище и безопаснее

Решения для промышленных предприятий и корпораций

Решения для муниципалитетов и коммунальных предприятий

• Модернизация систем энергоснабжения, в

• Энергоаудит предприятий тепловых сетей

том числе систем электроснабжения, тепло- и холодоснабжения, оборотного водоснабжения, пневмоснабжения

• Проектирование теплонаносных станций • Разработка энергетических планов и страте-

гий повышения энергоэффективности предприятия

• Разработка и внедрение системы промышлен-

ного энергоменеджмента

• Создание систем мониторинга фактической

экономии финансовых и энергетических ресурсов

• Разработка муниципальных энергетических

планов и стратегий модернизации систем энергоснабжения городов и территорий

• Разработка энерго- и экологоэффективных

схем теплоснабжения и водоснабжения городов и населённых пунктов

• Разработка системы энергоменеджмента для муниципалитетов

• Разработка инвестиционных проектов термомодернизации жилых и бюджетных зданий

Подготовка проектов энергоэффективности к финансированию

Украина, 69035, г. Запорожье, проспект Маяковского, 11, тел. (+380 61) 224 68 12, тел./факс (+380 61) 224 66 86, e-mail: ecosys@zp.ukrtel.net www.ecosys.com.ua

Энергосервисная компания «Экологические Системы»

Источник: Шведское энергетическое агентство

Модель

Выдержки: 20140401

Bosch Compress EHP 11 LWM

CTC EcoHeat 310

EviHeat GeoSun 1 10

IVT Premium Line EQ C10

NIBE F1245-10

NIBE F1255-16

Thermia Diplomat Optimum G3, 10

Thorén Thor 10

Viessmann Vitocal 343-G

Вкл/Выкл регулировка

Частотная регулировка мощности

Вкл/Выкл регулировка

Энергопотребность 24200 кВт*ч/год

теплый пол

радиаторы

теплый пол

радиаторы

теплый пол

радиаторы

теплый пол

радиаторы

теплый пол

радиаторы

теплый пол

радиаторы

Энергосбережение (кВт*ч/год)

16 600

17 400

16 500

17 800

17 000

18 100

кВт*ч/год

16 900

кВт*ч/год

18 600

кВт*ч/год

17 700

кВт*ч/год

19 000

17 900

кВт*ч/год

18 500

кВт*ч/год

16 800

кВт*ч/год

17 200

16 100

кВт*ч/год

18 600

кВт*ч/год

17 100

радиаторы

15 400

радиаторы кВт*ч/год

радиаторы

кВт*ч/год

Энергосбережение (%)

69 %

64 %

72 %

68 %

74 %

70 %

75 %

70 %

77 %

73 %

79 %

74 %

76 %

69 %

71 %

67 %

77 %

71 %

SCOP

3,2

2,8

3,6

3,1

3,8

3,4

4,0

3,3

4,3

3,7

4,7

3,8

4,3

3,3

3,5

3,0

4,3

3,4

24 600

22 900

25 900

27 000

кВт*ч/год

Энергопотребность 36300 кВт*ч/год Энергосбережение (кВт*ч/год)

кВт*ч/год

25 600

24 400

26 400

кВт*ч/год

24 800

26 900

25 400

27 400

74 %

70 %

75 %

71 %

77 %

72 %

78 %

74 %

80 %

3,4

4,0

3,5

4,4

3,6

4,6

3,8

5,0

Энергосбережение (%)

72 %

67 %

SCOP

3,5

3,0

25 500

кВт*ч/год 3,9

24 100

кВт*ч/год

Выходная мощность для теплого пола при разных температурах подающей линии

кВт*ч/год

23 600

27 100

25 000

76 %

79 %

72 %

73 %

69 %

79 %

73 %

4,1

4,7

3,6

3,7

3,2

4,8

3,7

кВт*ч/год

24 800

25 000

кВт*ч/год

ный й сезон нт Лучши ициэ ф ф э ко ! ьности одител произв

10,7 кВт

9,2 кВт

10,8 кВт

10,3 кВт

9,5 кВт

10,4 кВт

9,8 кВт

9,6 кВт

10,1 кВт

6,1

6,4

5,0

6,6

4,8

4,2

4,9

3,5

3,9

3,6

3,7

9,2 kW

10,1 кВт

9,9 кВт

10,3 кВт

9,4 кВт

10,3 кВт

8,6 kW

9,9 кВт

9,0 кВт

9,9 кВт

9,5 кВт

10,0 кВт

9,3 кВт

7,7 kW

9,5 кВт

7,9 кВт

9,5 кВт

9,7 кВт

4,3

4,7

4,6

4,8

5,2

4,9

4,2

5,0

3,3

3,8

3,7

4,1

3,8

3,6

3,8

2,7

3,0

3,1

3,0

3,3

2,9

3,0

2,9

±0°С в коллекторе

2,7

3,0

3,1

3,0

3,3

2,3

2,7

3,0

2,9

-5°С в коллекторе

25°С подающей линии

10,5 кВт

10,4 кВт

9,5 кВт

10,4 кВт

35°С подающей линии

9,9 кВт

10,1 кВт

9,0 кВт

10,0 кВт

9,7 кВт

45°С подающей линии

9,3 кВт

9,7 кВт

8,3 кВт

9,6 кВт

8,8 кВт

25°С подающей линии

5,1

5,5

5,2

6,0

35°С подающей линии

4,0

4,4

4,3

4,6

45°С подающей линии

3,1

3,5

25°С подающей линии

9,9 кВт

10,0 кВт

35°С подающей линии

9,2 кВт

9,7 кВт

45°С подающей линии

8,7 кВт

25°С подающей линии 35°С подающей линии 45°С подающей линии

кВт*ч/год

COP для теплого пола при разных температурах подающей линии

Выходная мощность для радиаторов при разных температурах подающей линии

COP для радиаторов при разных температурах подающей линии

Лучший COP!!!

COP наружного контора при разных температурах

Горячее водоснабжение

Самая горячая вода!

3,0

2,9

ускная я проп о Лучша ность п б о с о п с е ей вод 249 литров горяч

2,5

2,7

2,6

240 литров

230 литров

240 литров

52 °C

53°C

51°C

Вода 40°С

227 литров

205 литров

188 литров

190 литров

258 литров

Температура воды

51°C

48°C

47°C

46°C

53°C

Потери

920 кВт*ч/год

1 050 кВт*ч/год

430 кВт*ч/год

420 кВт*ч/год

395 кВт*ч/год

307 кВт*ч/год

290 кВт*ч/год

700 кВт*ч/год

260 kWh/år

Коэфециент энергоэффективности COP

1,4

1,7

2,1

2,2

2,4

2,3

1,6

2,5

Тип

Бойлер с водяной оболочкой

Бойлер с теплообменником-змеевиком

Бойлер с водяной оболочкой

Бойлер с теплообменником-змеевиком

Бойлер с водяной оболочкой

Нагреватель с пластинчатым теплообменником

Водонагреватель

Объем

185 литров

223 литров

200 литров

185 литров

180 литров

185 литров

220 литров

Уровень шума

46-49 dB(A)

48-49 dB(A)

49 dB(A)

52-53 dB(A)

46-50 dB(A)

42-50 dB(A)

48-50 dB(A)

50-52 dB(A)

41-42 dB(A)

Управление

Трудно сориентироваться в меню

Дисплей с сенсорным экраном, легко ориентироваться в меню

Дисплей с интуитивно понятным меню

Дисплей с сенсорным экраном и интуитивно понятным меню

Дисплей с интуитивно понятным меню

60 x 69 x 185 см

Тепловой насос: 59 x 62 x 127 см Водонагреватель: 60 x 60 x 155 см

60 x 68 x 208 cm

3 / 6 / 9 кВт

6 кВт

2,9 / 5,9 / 8,8 кВт

R410 A

R407C

R410 A

актный!

Самый комп

60 x 62 x 180 см

60 x 64 x 185 см

60 x 67 x 184 см

60 x 66 x 180 см

60 x 62 x 180 см

6 кВт

0,3 - 9 кВт

1-7 кВт

9 кВт

1-7 kW

R407C

R410 A

R407C

Ширина х Глубина Х Высота

60 x 65 x 180 см

Мощность доп. электрического ТЭНа Хладагент

актный!

Самый комп

7-ми ступенчатый при 7 кВт 4-х ступенчатый при 9 кВт R407C