Cтатьи » Отопление тепловыми насосами

 Отопление тепловыми насосами в Волгоградской области.

Сельская школа в дальнем степном селе. Количество жителей а селе Чернушка Фроловского района - 163 взрослых и 57 детей.
 
  Фото 1.
 Жители в основном занимаются домашним животноводством. Школа новая, одноэтажная, в ней порядок, уютно. В селе нет газа и проводить его дорого. В школе было выполнено электроотопление. За электроэнергию платить приходится много, поэтому когда встал вопрос о капитальном ремонте этой системы, было принято решение использовать для отопления тепловые насосы. В декабре 2008 были смонтированы 6 тепловых насосов системы ЗУБАДАН производства МИЦУБИШИ  ЭЛЕКТРИК. Внутренние блоки – канального типа, установлены в коридорах, разводка выполнена оцинкованными воздуховодами прямоугольного сечения.
 
  Фото 2
 Подача нагретого воздуха осуществляется в каждое помещение (для балансировки сети на воздуховодах выполнены регулировочные клапаны) через прямоугольные приточные решетки. В дверях помещений врезаны переточные решетки и обратный воздух во внутренние блоки забирается из коридора.
 
  Фото 3
Наша делегация, под предводительством главы Фроловского района Волгоградской области, посетила школу 17 декабря 2008г.
 
  Фото 4
 На улице температура была -4°С (ночью -6°С), такая температура держалась уже в течение 4 дней.  На пультах управления целевая температура была выставлена +18°С, пульты расположены на высоте 1600мм от пола. +28°С. На стационарном режиме, когда на пультах была выставлена целевая температура +18°С, помещении школы температура была +22°С, из диффузоров воздух выходил с температурой +28°С.
 

 

  Фото 5 и 6
 Теплообменники наружных блоков были сухие и чистые, на наружных блоках сосульки отсутствовали, на одном из 6 наружных блоков из дренажного отверстия свисали небольшие сосульки льда длиной 25…30мм, остальные поддоны были сухие и чистые.
 
  Фото 7
 При отрицательной наружной температуре блоки работали 3 суток, под ними, на грунте, был виден лед в незначительных количествах.
При увеличении целевой температуры на одном из блоков до +25°С, на выходе из диффузоров  температура воздуха увеличивалась до +39°С в течение 4…5мин. При этом были замерены параметры в  питающей линии наружного блока: напряжение 229В, ток 23,9А Компрессор разгонялся ступенчато, с выдержкой времени между ступенями в 30…40 сек. Ток, потребляемый блоком, нарастал плавно. В этом режиме (форсированного прогрева помещения) иней на наружном теплообменнике нарастал быстро, время между оттайками составляло 1,5…2 часа.
Время, затрачиваемое блоком на оттайку составляло 2…3 мин. Температура воздуха на выходе из внутреннего блока во время оттайки была равна комнатной температуре, однако температура в помещении при этом не изменялась, показания прибора были в пределах погрешности.
Работа по внедрению ЗУБАДАНов продолжается – до конца 2008г планируется запустить в эксплуатацию 8 тепловых насосов в 4 районах Волгоградской обл на 4 объектах. На 2009г уже запланировано установка 20 тепловых насосов на 12 объектах. Фактически это пилотный проект, по результатам анализа работы систем отопления школ на базе тепловых насосов ЗУБАДАН будет принято решение о внедрении их в остальных сферах. Данное направление даст новый импульс в развитии индивидуального децентразизованного отопления с внедрением  новых технологий.
Поскольку в настоящее время нет опыта эксплуатации систем отопления такого класса, то этот проект очень важен для получения информации о практических результатах и получения статистки.
История вопроса децентрализованного отопления в целом такова:
В Волгоградской области инициатором внедрения энергосберегающих мероприятий выступает Комитет жилищно-коммунального хозяйства области. Председатель комитета Котляров Юрий Владимирович имеет четкое представление о муниципальных системах жизнеобеспечивания жителей области и план по реконструкции этих систем. Например, в области в 1995г было около 1700 проблемных и высокозатратных котельных. Эти котельные снабжали теплом малоэтажную застройку. Дома были расположены в небольших населенных пунктах (бывшие колхозы). Основных проблем было две: изношенность котельного оборудования и огромные потери тепла в протяженных теплотрассах. Было принято решение о замене централизованного отопления на автономное и индивидуальное поквартирное. При этом применятся сложная схема финансирования: часть затрат, в основном капитальных (проектирование газовых сетей, закупка котельного и газового оборудования) осуществляется за счет областного бюджета, часть затрат, в основном по домовым и внутриквартальным сетям (закупка материалов, оплата работ по прокладке сетей) осуществляет местный муниципальный орган за счет своего бюджета, часть работ оплачивают жители (работы по установке и подключению котла к квартирной системе отопления). Для тех жителей, которые не в состоянии оплатить работы по монтажу квартирного котла, выдается субсидия. Отопительное оборудование, находящееся в пределах квартиры, передается в собственность хозяина квартиры, и далее он самостоятельно его эксплуатирует и производит оплату за фактически потребленные энергоресурсы по показаниям квартирного счетчика газа.
В результате такого сложного мероприятия в квартирах жителей установился комфортный температурный режим, а оплата за теплоснабжение снизилась в 4…5 раз. Работа по реконструкции систем отопления продолжается.
Выигрывают от этого все:
- областные власти: резко снизилось количество жалоб на отсутствие тепла, снизилась социальная напряженность в регионе, улучшилась ситуация с платежами за энергоресурсы;
- местные власти: ликвидированы ветхие котельные и изношенные теплосети, высвобождена значительная часть бюджета и ресурсов, которые можно использовать конструктивно;
- жители: в квартирах стало тепло, горячая вода доступна в любое время суток, появилась возможность регулирования температуры в помещениях по желанию самих жильцов, резко уменьшилась плата за отопление, появилась возможность планировать и управлять затратами семьи на отопление и горячее водоснабжение
- защитники окружающей среды: резко уменьшились выбросы парниковых газов  в населенных пунктах, в которых проведена реконструкция системы теплоснабжения.
Успешное проведение мероприятия обеспечили следующие организационные моменты:
- политическая воля областного руководства, способность принять решение о реконструкции, разработать четкий план и обеспечить его выполнение;
- оптимальная схема финансирования, обеспечивающая концентрацию средств для быстрого и гарантированного финансирования наиболее затратных статей проекта и одновременно стимулирующая участие всех заинтересованных сторон;
- для управления проектом привлечен компетентный специалист, наделенный соответствующими полномочиями и являющийся энтузиастом успешного проведения проекта;
- разработаны оптимальные условия для критериев отбора закупаемого оборудования: поскольку требовалась надежная техника, способная работать длительное время в условиях частных квартир, то метод «тендер выигрывает оборудование с минимальной стоимостью» оказался совершенно неприемлимым;
- для проведения работ привлекаются подрядчики, положительно зарекомендовавшие себя на крупных объектах, имеющие современную технику и передовые технологии, укомплектованные квалифицированными кадрами.
Итак, жилой сектор получил тепло и горячую воду в автономном режиме.
Одновременно пришлось решать вопрос децентрализованного теплоснабжения муниципальных объектов: школы, больницы, детские сады. При наличии газоснабжения чаще всего использовались блочные автономные котельные. Однако в случае значительного удаления объекта от газопровода, оставалось только использовать электроотопление. При этом существуют два ограничивающих фактора:
1. недостаточная мощность существующих электрических сетей
2. дороговизна эксплуатации системы электроотопления
Выходом является применение тепловых насосов, позволяющих снизить потребление электроэнергии на объекте в 3…4 раза.
В зависимости от особенностей объекта, принималось решение об использовании грунтовых или воздушных тепловых насосов.
Грунтовые тепловые насосы обеспечивают постоянный СОР (коэффициент преобразования электроэнергии в тепло) в течение всего отопительного сезона, вне зависимости от температуры на улице. Но у них есть четыре существенных недостатка:
1. очень большая стоимость грунтового коллектора
2. значительный объем земляных работ, что представляется проблематичным в условиях существующей жилой инфраструктуры
3. требуется наличие значительных запасов грунтовых вод на глубине не более 30м. Если вода находится ниже этой отметки, то СОР такого насоса стремится к единице
4. монтаж грунтовых тепловых насосов требует значительного времени, специальных технологий и техники для проведения работ
Воздушные тепловые насосы до последнего времени имели крупный недостаток в виде ограничения нижнего температурного предела в -15°С, однако с началом поставок тепловых насосов, произведенных корпорацией МИЦУБИШИ  ЭЛЕКТРИК с использованием технологии ЗУБАДАН, ситуация изменилась коренным образом. Отметим главные достоинства тепловых насосов ЗУБАДАН полупромышленной серии, т.е. теплопроизводительностью 7…15кВт:
1. Нижний температурный предел эксплуатации, гарантированный производителем: -25°С;
2. Гарантированный температурный диапазон стабильной теплопроизводительности: -15…+15°С;
3. Нижний предел кратковременных понижений температуры: -28°С;
4. Высокий СОР в диапазоне средних температур;
5. Отсутствие водяных коммуникаций, автоматическая восстанавливаемость работоспособности после перебоев электроснабжения;
6. Время монтажа и наладки теплового насоса парной конфигурации составляет 4…5 часов, после чего пользователь получает работоспособный теплогенератор;
7. Значительная допустимая протяженность фреонопроводов, позволяющая наружный блок разместить в месте, удобном для пользователя;
8. Возможность выбора однофазной или трехфазной модификации позволяет подобрать тепловой насос для бытовых или промышленных объектов;
9. В тепловом насосе используются компоненты, оказывающие минимальное воздействие на окружающую среду и на человеческий организм, даже в случае разгерметизации оборудования. Опасность от данного вида оборудования для пользователя не более, чем от домашнего холодильника.
10. Тепловой насос является неподнадзорным оборудованием, его установка не требует длительных, хлопотных и дорогостоящих экспертиз и согласований. Монтаж может быть выполнен на основании минимального объема документации.
11. Гарантийный период эксплуатации теплового насоса составляет 3 года, нормативный срок работоспособности – 13 лет. В конструкции используется минимум движущихся деталей, трущиеся пары защищены специально подобранными техническими жидкостями, обладающими эффектом «авторемонта».
Краткое перечисление достоинств воздушных тепловых насосов MITSUBISHI  ELECTRIС может вызвать скептическое отношение – все ли здесь правда? Для того, чтобы убедиться в достоверности информации, необходимо углубиться в технические тонкости конструкции ЗУБАДАНА.
Около 5 лет заняла разработка этого нового вида отопительного оборудования, причем последние 2 года были отпущены натурным испытаниям в суровом климате острова Хоккайдо, доводке конструкции и корректировке программного обеспечения.
Итак, основные особенности конструкции, которые применяются только МИЦУБИШИ ЭЛЕКТРИК и только в оборудовании, выполненном по технологии ЗУБАДАН:
1. Компрессор. Применяется двухступенчатый скролл с инверторным приводом. Недостаток всех остальных тепловых насосов, присутствующих на рынке в том, что в них применяются одноступенчатые компрессоры. Дело даже не в том, что при низких отрицательных температурах у них сильно падает теплопроизводительность. Основная проблема в том, что при наружной температуре менее -15°С температура конца сжатия в компрессоре достигает критического значения, при котором начинает разлагаться смазочное масло и ресурс компрессора резко снижается – у некоторых насосов компрессор не может пережить одну зиму. У двухступенчатого компрессора температура конца сжатия не превышает 100°С, что и позволяет ему работать долго и счастливо.
2. Система промежуточного охлаждения паров хладагента. При осуществлении двухступенчатого сжатия хладагента, перегретые пары после сжатия в первой ступени необходимо охладить, и с этой задачей успешно справляется именно эта система. Она также выполняет чрезвычайно важную функцию в условиях работы теплового насоса при температурах ниже -10°С: путем байпасирования части пара хладагента регулирует промежуточное давление между ступенями для обеспечения оптимального процесса сжатия в компрессоре.
3. Система автоматического регулирования. Программное обеспечение проходило тестирование и отладку на работающем прототипе на о. Хоккайдо. Инверторный привод компрессора, два инверторных вентилятора наружного блока, три электронных расширительных клапана, соленоидные вентили, множество датчиков подключены к контроллеру. Система автоматического регулирования требует установки целевой температуры на пульте – далее пользователю заданный комфорт гарантирует японская электроника. Важно помнить, что контроллер ЗУБАДАНа легко включается в систему диспетчеризации любого уровня сложности: от простейших сухих контактов до сложной системы управления зданием (BMS). Система автоматической защиты обеспечивает работоспособность блока в аварийных ситуациях. Особо хочу отметить, что в автоматике отсутствует защита по минимальной наружной температуре: производитель уверен в своем ЗУБАДАНЕ настолько, что считает, что любая низкая температура не причинит вреда оборудованию.
Весь этот комплекс устройств предназначен для перекачки тепла в направлении, заданном пользователем: в данном случае мы говорим об отоплении, следовательно, тепло отбирается от окружающего воздуха (там тепла бесконечно много) и направляется в помещение. Приоритетом при работе ЗУБАДАНА является именно теплопроизводительность, т.е. пользователь получил в свое распоряжение теплогенератор с характеристикой, аналогичной газовому котлу что фактически является альтернативным источником тепла. Экологически чистым, безопасным, надежным, эффективным.
Особо необходимо подчеркнуть, что ЗУБАДАН - это технология, на основании которой производятся тепловые насосы разного класса:
- бытовые, в виде настенных сплитов, предназначенных для обогрева одного небольшого помещения;
- полупромышленные, в виде компрессорно-конденсаторных агрегатов, предназначенных для обогрева и горячего водоснабжения общественных помещений, жилых квартир и коттеджей;
- мультизональные системы, предназначенные для отопления, кондиционирования, вентиляции и горячего водоснабжения офисов, престижных квартир премиум-класса
МИЦУБИШИ  ЭЛЕКТРИК предлагает оборудование нового поколения, которое создает максимальный комфорт при минимальном потреблении энергии вне зависимости от погоды на улице.

Кордюков Михаил
Руководитель Учебного Центра Mitsubishi Electric в Украине,
член-корреспондент Международной академии холода.