Тепло из воздуха для коттеджей

Насосное оборудование
www.abok.ru
Тепло из воздуха
для коттеджей
Б. П. Харитонов, технический директор DAICHI
А. Б. Харитонов, главный специалист технического центра DAICHI
троительство индивидуального жилья, в частности, коттеджей, приобрело в России массовый
характер. Владельцы коттеджей ищут новинки научно-технического прогресса для собственных
инженерных систем, которые бы
обеспечили им максимум комфорта
для круглогодичного проживания.
Большое значение для владельцев имеет вопрос энергосбережения.
Постоянный рост цен на энергоносители заставляет даже материально обеспеченных потребителей беспокоиться об экономии расходования всех видов энергии в течение
года. Особенно остро эта проблема
стоит перед владельцами коттеджей
в местах, где нет газовых сетей. Все
владельцы ищут оборудование, которое позволит в настоящее время и в
будущем снизить эксплуатационные
расходы на содержание коттеджа.
Многим нравятся сказочные рассказы о тепловых насосах, которые
позволяют получать тепло «из ничего» и очень экономично решать проблему отопления. Однако мы расскажем о применении парокомпрессионных тепловых насосов японской компании DAIKIN, добывающих тепло для отопления коттеджа
не из пустоты, а из атмосферного
воздуха.
Существует несколько видов
парокомпрессионных
тепловых
насосов, различающихся по источникам тепла (воздух, грунт, вода и
т.д.) и по способу передачи тепла в
помещение
(непосредственный
нагрев и нагрев с помощью промежуточного теплоносителя).
Самыми распространенными
являются тепловые насосы «воздух-
С
2
воздух». В России каждый год продается более 200 тыс. таких тепловых насосов, более известных под
названием кондиционеры класса
сплит.
Однако до настоящего времени
этот тип тепловых насосов серьезно
не рассматривался в качестве оборудования для отопления. Такая
ситуация объясняется тем, что
эффективность тепловых насосов,
как и теплопроизводительность,
существенно зависит от температуры источника тепла, в данном случае - температуры наружного воздуха. До сих пор даже в среде специалистов бытует мнение, что при температуре наружного воздуха ниже
–15 °С использование кондиционеров в режиме нагрева воздуха либо
невозможно, либо малоэффективно
по сравнению с обычным электрическим нагревателем. Отчасти такое
мнение справедливо, поскольку
предел работоспособности многих
продаваемых в России кондиционеров ограничен температурой наружного воздуха –10 °С, чего явно недостаточно для климатических условий в России.
Однако компания DAIKIN уже
разработала и выпускает тепловые
насосы «воздух-воздух», которые
опровергают сложившиеся стереотипы. Кондиционеры фирмы DAIKIN
могут «добывать» тепло из атмосферного воздуха при температуре
–20 °С с высокой эффективностью.
На рис. 1 показаны зависимости коэффициента преобразования
(отношение теплопроизводительности к потребляемой мощности)
от температуры атмосферного воздуха для нескольких новейших
типов систем кондиционирования
DAIKIN.
Чемпионом по энергоэффективности является легендарная центральная интеллектуальная система
VRVIII с результатом 3,3 при температуре –20 °С. Чуть ниже коэффициент преобразования у супермодели кондиционера класса сплит
под названием URURU-SARARA,
более известной в кругу специалистов своими уникальными способностями по увлажнению и осушению воздуха в кондиционируемом
помещении.
На рис. 1 приведены также коэффициенты преобразования для
нового теплового насоса DAIKIN
типа «воздух-вода» под названием
ALTERMA. Этот вид оборудования
пользуется в мире возрастающей
популярностью, поскольку обеспечивает для владельца комплексное
решение проблем отопления.
Таким образом, в настоящее
время компания DAIKIN уже производит тепловые насосы «воздухвоздух» и «воздух-вода», которые
могут быть использованы для отопления даже в суровых климатических условиях России.
Впрочем, этот вывод не является
новым и лишь подтверждает мировые тенденции. Так, в Норвегии
широко используются тепловые насосы небольшой производительности
(до 10 кВт) для отопления жилья.
Интересно отметить, что 67 %
устанавливаемых в Норвегии тепловых насосов используют в качестве источника тепла атмосферный
воздух.
Приведенные данные по энергоэффективности тепловых насосов
DAIKIN вселяют надежду на возможность их применения, но не
дают ответа на главные вопросы
владельца коттеджа: в каком случае
АВОК № 7 2007
Б. П. Харитонов, А. Б. Харитонов
5,0
Коэффициент преобразования
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
–25
–20
–15
–10
–5
0
5
10
15
Температура наружного воздуха, °С
VRV III
URURA-SARARA
ALTERMA (вода 40 °С)
ALTERMA (вода 50 °С)
Рис. 1. Зависимость коэффициента преобразования от температуры наружного воздуха в
различных системах кондиционирования DAIKIN
экономически выгодно использовать тепловые насосы и какой тип
выбрать?
Для ответа на эти вопросы обратимся к таблице, в которой приведены
данные по стоимости 1 Гкал тепла
(1 163 кВт • ч), полученной с помощью
различных источников энергии.
Как видно из таблицы, для коттеджа в Москве выгоднее всего
использовать магистральный газ для
отопления. Кому-то из владельцев
удастся использовать центральное
отопление. В этих двух случаях
можно считать, что владельцам
крупно повезло и задумываться об
использовании тепловых насосов
им нецелесообразно с экономической точки зрения.
А вот если эти два дешевых
источника энергии не доступны, то
использование тепловых насосов
может быть экономически оправдано. В этом случае применение тепловых насосов должно быть обосновано строгим технико-экономическим расчетом приведенных затрат,
учитывающих как капитальные, так
и эксплуатационные затраты в течение срока окупаемости.
Например, для коттеджа площадью 300 м2 необходимо 50 Гкал
тепла в год. Стоимость электроэнергии при использовании электрического котла составит 50 х 2 546 =
= 127 300 руб.
При использовании в качестве
теплового насоса системы кондиционирования VRVIII компании DAIKIN эксплуатационные расходы
существенно сократятся 50 х 795 =
= 39 750 руб. Однако стоимость
теплового насоса превышает стоимость электрического котла, и поэтому срок окупаемости может оказаться неприемлемым. В связи с этим
стоимость теплового насоса имеет
большое значение при выборе его
типа.
Владелец современного коттеджа обязательно будет устанавливать
Таблица
Стоимость тепла, вырабатываемого из различных источников энергии
Стоимость 1 Гкал (1 163 кВт ч) тепловой энергии для отопления
в Москве, руб.
№
Тип источника энергии
2007 год
2024 год
1
Котел на магистральном газе
160
526
2
Котел на жидком топливе
1 483
2 597
3
Котел электрический (электроснабжение
централизованное)
2 546
3 060
4
Центральное отопление
463
5
Тепловой насос «воздух-воздух» система
кондиционирования VRVIII фирмы DAIKIN (–20 °С)
795
956
6
Тепловой насос «воздух-вода» система
кондиционирования ALTERMA фирмы DAIKIN (–20 °С)
1 311
1 576
3
Насосное оборудование
www.abok.ru
у себя систему кондиционирования
воздуха. Вот только какую? Система
кондиционирования воздуха необходима, прежде всего, для охлаждения и вентиляции воздуха в летний период, но если она способна и
нагревать воздух зимой, то такая
система, безусловно, предпочтительнее.
Тепловой насос вида «воздухвоздух» владелец коттеджа может
получить «бесплатно» в том случае,
если установит у себя центральную интеллектуальную систему кондиционирования VRVIII фирмы
DAIKIN.
Дело в том, что эта система идеально подходит для кондиционирования коттеджа как в летний, так
и в холодный период. Летом она
очень экономично охлаждает воздух в помещениях, а зимой нагревает с минимальным потреблением
электроэнергии. Интересно отметить, что разница в цене систем
VRV с функцией теплового насоса и
системы VRV, обеспечивающей
только режим охлаждения, мала и
не превышает 5 % стоимости всей
системы.
При выборе тепловых насосов
для суровых климатических районов России необходимо учитывать,
что они являются дополнительным
оборудованием в системе отопления, а не единственным альтерна-
Тепловой
насос
Гидромодуль
тивным источником тепла. Поэтому
система отопления для коттеджа
должна включать как электрический
котел, так и тепловой насос (рис. 2).
Целесообразно, чтобы тепловой
насос работал при температуре
наружного воздуха до –15 °С, а при
более низкой температуре включался котел.
Тепловые насосы вида «воздухвоздух» имеют очень привлекательные качества для владельцев
коттеджей. Это самый дешевый вид
тепловых насосов. При их использовании легко найти место для размещения оборудования, оно практически не занимает полезной площади коттеджа. Тепловые насосы
вида «воздух-воздух» совершенно
безопасны при эксплуатации, не
боятся низких температур наружного воздуха, могут быть включены
в работу и выключены в любой
момент времени.
Однако у этого вида тепловых
насосов имеются и недостатки. Тепловые насосы «воздух-воздух»
предназначены только для нагрева
воздуха, а ведь в коттедже круглый
год надо решать комплексную задачу отопления и горячего водоснабжения. Кроме того, наиболее комфортным видом отопления считается в настоящее время обогрев
помещения с помощью системы
теплых полов, а для этого нужна
Радиаторы
Теплый пол
Бойлер
Тепловой насос + бойлер
Теплопроизводительность
Наиболее холодный день в году
Точка переключения
Используемая производительность теплового насоса
Производительность бойлера
Резерв производительности
теплового насоса
Температура наружного воздуха, °С
Рис. 2. Принципиальная схема и режим работы системы отопления с тепловым насосом в
климатических условиях России
4
горячая вода в качестве теплоносителя. Отмеченные недостатки устранены в тепловых насосах вида «воздух-вода», которые также пользуются популярностью во всем
мире.
Фирма DAIKIN с 2005 года
выпускает тепловой насос вида
«воздух-вода» под названием
ALTERMA,
который
успешно
используется в скандинавских
странах для отопления и горячего
водоснабжения, а в теплый
период – для охлаждения кондиционируемых помещений. Система ALTERMA создана по принципу
«все включено» и состоит из
наружного блока, внутреннего
блока для нагрева воды, объединенного с гидромодулем, бака для
горячего водоснабжения и системы управления. Поскольку наружный блок (устанавливается вне
здания) соединен с внутренним
блоком (устанавливается внутри
здания) фреоновыми трубопроводами, снижена опасность замерзания воды в трубах системы отопления. Встроенные электрические
нагреватели позволяют поддерживать заданную температуру горячей воды до 55 °С. В системе
ALTERMA используется озонобезопасный хладагент R410A и инверторное управление производительностью компрессора, что
позволяет существенно повысить
энергоэффективность системы.
Подогрев воды в баке горячего
водоснабжения осуществляется
парами фреона с помощью
встроенного трубчатого теплообменника и дополнительного электрического нагревателя.
Система ALTERMA имеет более
высокую стоимость по сравнению с
тепловыми насосами вида «воздухвоздух», но предоставляет владельцам больше потребительских функций.
В заключение необходимо
отметить, что во многих странах
мира реализуется система стимулирования использования энергосберегающего оборудования, в том
числе – тепловых насосов. Мы
надеемся, что в недалеком будущем в России широкое внедрение
тепловых насосов станет государственной политикой и будет подкреплено экономическим стимулированием. Тел. (495) 73-73-73-3