Тепловой насос демонстрационный проект отопления и горячего водоснабжения

Тепловой насос
демонстрационный проект отопления и горячего водоснабжения
В 2012г. ООО «СанТехПрогресс» и ООО «Данфосс» реализовали и 2 ноября запустили в эксплуатацию
демонстрационный проект системы отопления (СО) и горячего водоснабжения (ГВС) на основе
теплового насоса (ТН) Danfoss на одном из коттеджей в Ленинградской области (СНТ Ладожское
,уч.32) .
Максимальные теплопотери коттеджа 12 кВт. Отопление осуществляется полностью тёплыми
полами, для устройства которых на площади 350 м2 использовано 900 м труб PEX  18х2 мм.
В качестве геотермального контура ТН (ГКТН) используются несколько скважин общей глубиной
480м. В скважинах установлены U-образные зонды из полиэтиленовой трубы ПНД  40х2,7 мм , через
которые циркулирует теплоноситель с низкой температурой замерзания . Для равномерного снятия
низкопотенциального тепла (5-8 град С) земли использован коллектор с автоматическими
балансировочными клапанами Danfoss.
Потребности коттеджа в тепле и горячей воде полностью обеспечивает ТН мощностью 16 кВт
последнего поколения DHP-Н Opti Pro 16 со встроенным баком ГВС 180 л. Избыточную мощность
планируется в дальнейшем использовать для системы вентиляции помещения бассейна и нагревания
воды.
В циркуляционных насосах CO и (ГКТН) используются преобразователи частоты, что обеспечивает
максимальную эффективность ТН при естественных изменениях тепловых характеристик
теплоносителя в скважинах. Для охлаждения и поддержания комфортной температуры воздуха в
летний период (вместо устройства дорогостоящей и энергоемкой системы кондиционирования)
установлен блок пассивно-активного охлаждения. В пассивном режиме на охлаждение воздуха через
фэнкойлы расходуется всего 250 Вт электрической энергии.
При подготовке горячей воды в данном типе ТН используются две новые запатентованные
системы HGW и TWS, первая из которых позволяет нагревать воду во время отопления, повышая
эффективность всей системы на 10 %, а вторая приводит к более оптимальной передаче тепла и более
рациональному наслоению воды в баке. Имеется функция антибактериальной защиты. За счет
использования современного спирального компрессора значительно увеличен срок службы ТН и снижен уровень
шума.
ТН в автоматическом режиме с использованием функции погодного регулирования обеспечивает
отопление и приготовление ГВС в коттедже, поддерживая комфортную температуру в помещениях (19…22)С и
необходимую температуру ГВС (до 55)С. Для анализа работы ТН потребляемая электрическая энергия
фиксируется отдельным двухтарифным счетчиком.
При средней за отопительный сезон 2012-2013 гг. (6 месяцев) температуре наружного воздуха минус 5С
средняя потребляемая электрическая мощность системой теплоснабжения(включая и ГВС ) составила 1,76 кВт (в
час). При отоплении коттеджа электрическими радиаторами потребовалась бы мощность 7-8 кВт (в час), что
соответствует средним теплопотерям дома за указанный период. Дополнительно необходимо было бы затратить
электрическую мощность на подготовку горячей воды.
В течении года (8760 часов) было израсходовано 7495 кВт*часов электроэнергии. При этом ТН
работал всего 1384 часа, куда входят и 46 часов!! на приготовление горячей воды, т.е.на отопление и
приготовление горячей воды ТН затратил 16 % всего времени.
В декабре-январе температура наружного воздуха опускалась до минус 22-28С. В этот период тепловые
потери составляли 11 кВт, т.е. приближались к максимальным расчётным значениям. Потребляемая
электрическая мощность теплонасосной системы увеличивалась до 2,4 кВт (в час), и поддерживалась
комфортная температура.
Результаты показали, что при отоплении помещений и получении ГВС с использованием ТН затраты
электрической энергии значительно сократились.
Так, стоимость использованной электрической энергии для работы ТН в течение 12 месяцев
(ноябрь 2012 г. – октябрь 2013 г.) составила 19 500 рублей с учетом функции погодного регулирования,
дневного и ночного тарифа. Годом ранее за такой же период, когда для отопления и ГВС использовались
только электрические нагреватели, плата за электроэнергию была порядка 110 000 рублей, причем для
получения комфортной температуры приходилось использовать еще и печное отопление.
Отметим, что использование ТН для отопления помещений и получения ГВС в среднем (за год)
обходится всего в 4,6 рублей в месяц за каждый квадратный метр площади.
Для оперативного контроля и управления параметрами работы ТН использован комплект удаленного
доступа Danfoss OnLine.
Система Danfoss OnLine позволяет в режиме реального времени управлять, контролировать и сохранять
параметры работы ТН через сервер, расположенный у производителя в Швеции. Доступ Заказчику или
Сервисной службе к данной системе осуществляется по интернету по паролю в любое время, включая вход в
систему с компьютера, смартфона или планшета в любой точке в мире. За работой ТН круглосуточно наблюдает
компьютер производителя, и при возникновении нештатных ситуаций информация через сервер может также
передаваться Заказчику или Сервисной службе в виде SMS сообщений на обычный мобильный телефон. Это
позволяет им не находиться постоянно на связи, а реагировать только после получения тревожных сообщений.
Из приведённого на рисунке примера видно, что ТН работает в штатном режиме, температура на
улице в данный момент составляет +1С, в помещении поддерживается температура +20С, температура
горячей воды в баке теплового насоса +57С.
Также данная система контролирует и запоминает статистические данные, которые могут быть
использованы для оптимизации настроек. Имеется возможность просматривать журнал событий. Интернетбраузер организован так, что пользователь получает информацию и на русском языке.
Подключение системы к сервису производителя в Швеции даёт дополнительные гарантии того, что
теплонасосная система будет всегда работать идеально, а при необходимости оперативно будет проведено
удаленное техническое обслуживание.
В разделе «календарь» можно установить требуемые параметры для конкретных периодов в будущем,
например, задать повышение комнатной температуры до необходимого уровня ко времени приезда хозяина.
ООО «СанТехПрогресс»
Санкт-Петербург, ул. Большая Монетная, д. 16
www.santehprogress.ru
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ И КОНВЕКТОРОВ
В декабре-январе 2013-2014 года на демонстрационном проекте системы
теплоснабжения коттеджа с использованием теплового насоса были проведены тестовые
испытания эффективности такой системы в сравнении с отоплением помещений
электрическими конвекторами. В частности, были сделаны оценки энергетических и
финансовых затрат на отопление коттеджа (отапливаемая площадь в настоящее время 270 м2) в
течение 2-х равных периодов по 10 суток с одинаковыми средними температурами наружного
воздуха минус 3…минус 5°С и температурой в помещениях +(21-22)°С, т.е. при одинаковых
тепловых потерях здания. Полученные результаты экстраполировались на весь месяц (31 день)
и далее будут представлены в пересчете на 1 месяц.
В первый период теплоснабжение и горячее водоснабжение (т.к. в автоматическом
режиме ТН одновременно готовит и горячую воду без увеличения мощности) осуществлялось
геотермальной теплонасосной установкой. При этом средние расчётные тепловые потери
здания составляли 6…7 кВт (в час), т.е. за весь месяц тепловой насос (или электрические
радиаторы) должен выдать порядка 4000 кВт*час теплоты.
В пересчете на месячные результаты на работу теплонасосной установки было
затрачено 1134 кВт*час электрической энергии: 693 кВт*час в периоды действия дневного
тарифа на электрическую энергию (по 3,17 руб. за 1 кВт*час) и 441 кВт*час по ночному тарифу
(1,53 рубля). Стоимость использованной электрической энергии для работы теплонасосной
установки за первый месяц составила 2 870 рублей. Здесь можно отметить, что
одновременно с этим проводилась бесплатная подготовка горячей воды, а при
использовании системы отопления с теплыми полами обеспечивался комфорт в
помещениях и дополнительная экономия энергии. Также имелась возможность (в данном
случае не использовалась для корректного сравнения) автоматически снижать
температуру в помещениях в ночное время для дополнительной экономии (снижение
температуры на 1 градус дает экономию 5-7 %).
В течение второго периода для поддержания указанной выше температуры в
помещениях использовались 9 электрических конвекторов мощностью 0,75…1 кВт.
Термостаты конвекторов были установлены на поддержание температуры воздуха в
помещениях на уровне +21°С. В пересчете на месяц на работу конвекторов было затрачено
3973 кВт*час электрической энергии: 2859 кВт*час в периоды действия дневного тарифа и
1114 кВт*час при ночном тарифе. Стоимость использованной электрической энергии для
работы конвекторов составила 10763 рубля. При этом ощущался дискомфорт за счет
”холодного пола”, а на приготовление горячей воды пришлось использовать отдельный
электрический бойлер.
Таким образом, в одинаковых температурных условиях на улице и в помещениях
стоимость теплоснабжения здания с помощью геотермальной теплонасосной установки
составила 2 870 рублей, а при использовании электрических конвекторов – 10763 рубля. Т.е.
при использовании для теплоснабжения теплового насоса мы получаем снижение
потребляемой электрической энергии и, соответственно, финансовых затрат на 73 %.
Дополнительными бонусами являются бесплатная подготовка горячей воды, комфорт в
помещениях за счет теплых полов и возможность экономии энергии в ночное время.
Тестовые испытания эффективности системы теплоснабжения коттеджа на
демонстрационном проекте с использованием теплового насоса показали снижение
финансовых затрат на 73 % в сравнении с отоплением электрическими конвекторами
В декабре-январе 2013-2014 года на демонстрационном проекте системы
теплоснабжения коттеджа с использованием теплового насоса (он, как и холодильник,
использует электричество) были проведены тестовые испытания эффективности такой системы
в сравнении с отоплением помещений электрическими конвекторами. В частности, были
сделаны оценки энергетических и финансовых затрат на отопление коттеджа (отапливаемая
площадь в настоящее время 270 м2) в течение 2-х равных периодов по 10 суток с одинаковыми
средними температурами наружного воздуха минус 3…минус 5°С и температурой в
помещениях +(21-22)°С, т.е. при одинаковых тепловых потерях здания. Полученные результаты
экстраполировались на весь месяц (31 день) и далее будут представлены в пересчете на 1 месяц.
В первый период теплоснабжение и горячее водоснабжение (т.к. в автоматическом
режиме ТН Данфосс одновременно готовит и горячую воду без увеличения мощности)
осуществлялось с использованием геотермальной теплонасосной установки. При этом
средние расчётные тепловые потери здания составляли 6…7 кВт (в час), т.е. за весь месяц
тепловой насос (или электрические радиаторы) должен выдать порядка 4000 кВт*час тепла.
В пересчете на месячные результаты теплонасосной установкой было израсходовано
1134 кВт*час электрической энергии: 693 кВт*час в периоды действия дневного тарифа на
электрическую энергию (3,17 руб. за каждый кВт*час) и 441 кВт*час по ночному тарифу
(1,53 рубля). Стоимость использованной электрической энергии для работы теплонасосной
установки в течение месяца составила 2 870 рублей. Отметим, что одновременно с этим
проводилась бесплатная подготовка горячей воды, а использование системы отопления с
теплыми полами обеспечивало комфорт в помещениях и, как известно, дополнительную
экономию энергии. Также имелась возможность (в данном случае не использовалась для
корректного сравнения) автоматически снижать температуру в помещениях в ночное
время для еще большей экономии (снижение температуры на 1 градус дает
дополнительную экономию 5-7 %).
В течение второго периода для поддержания указанной выше температуры в
помещениях использовались 9 электрических конвекторов мощностью по 0,75…1 кВт.
Термостаты конвекторов были установлены на поддержание температуры воздуха в
помещениях на уровне +21°С. В пересчете на месяц на работу конвекторов было затрачено
3973 кВт*час электрической энергии: 2859 кВт*час в периоды действия дневного тарифа и
1114 кВт*час при ночном тарифе. Стоимость использованной электрической энергии для
работы конвекторов составила 10763 рубля. При этом ощущался дискомфорт за счет
”холодного пола”, а на приготовление горячей воды пришлось использовать отдельный
электрический бойлер.
Таким образом, в одинаковых температурных условиях на улице и в помещениях
стоимость теплоснабжения здания с помощью геотермальной теплонасосной установки
составила 2 870 рублей, а при использовании электрических конвекторов – 10763 рубля. Т.е.
при использовании для теплоснабжения теплового насоса мы получаем снижение
потребляемой мощности электрической энергии и, соответственно, финансовых затрат на
73 %. Дополнительными бонусами являются бесплатная подготовка горячей воды,
комфорт в помещениях за счет теплых полов и возможность экономии энергии в ночное
время.