Росcийский рынок тепловых насосов

Год назад началось активное продвижение на российский рынок тепловых насосов (ТНУ). До того времени специалисты по климатическому оборудованию достаточно редко сталкивались с ними. Отдельные разработки в области тепловых насосов велись в России и ранее, однако широкого распространения они не получили. На рынке тогда особой популярностью пользовались центральные климатические системы, построенные по другим принципам и технологиям.

Перед зарубежными компаниями, производившими тепловые насосы, стояла достаточно сложная задача - необходимо было доказать, что тепловые насосы в условиях России - это оптимальный вариант для решения многих вопросов, стоящих перед отечественной энергетикой, прежде всего, с точки зрения энергоэффективности и технологичности.

В статье мы рассмотрим проблемы и специфические подходы, которые появились в области применения тепловых насосов, а также приведем несколько практических рекомендаций, которые стали итогом годовой работы российских инженеров.

Главное, что отмечают все эксперты по климатическому оборудованию: налицо практический интерес российского инженерного сообщества по данной тематике. Энергетики и климатехники, проектировщики и менеджеры все больше обращают свое внимание на конкретные примеры использования ТНУ как альтернативы традиционному оборудованию для отопления и кондиционирования жилых зданий и промышленных объектов. Инженеры по эксплуатации СВК "Ирис Конгресс Отеля" рассказывают, что практически еженедельно к ним обращаются технические специалисты, дабы собственными глазами увидеть как работает кольцевая теплонасосная система. Год назад этот отель был единственным в России объектом, где стояла масштабная система, построенная на тепловых насосах (системе уже более 15 лет). Сегодня количество крупных объектов, где установлены ТНУ, перевалило за два десятка.

Первым крупным зданием, оборудованным тепловыми насосами, стала школа в Усть-Лабинске (Краснодарский край). О ней мы уже писали достаточно подробно. В объекте две очереди - первая 3800 м2, вторая - 2500 м2. Это первая в России государственная школа, имеющая комфортную систему центрального воздушного отопления и кондиционирования. Система характеризуется повышенной экономичностью. Объект обеспечивается теплом за счет питания тепловых насосов от городской теплоцентрали, температура теплоносителя в которой составляет 60°С.

Одновременно с общей информированностью инженерного сообщества относительно использования ТНУ растет и профессиональный уровень специалистов, занимающихся проектировкой и монтажом тепловых насосов. Совсем недавно подобных специалистов в России просто не существовало. Положительным сдвигам в этом направлении способствовало появление соответствующей литературы, а также целого ряда тематических публикаций. Опять же, был наработан определенный опыт в реализации объектов на ТНУ. Важную роль здесь сыграли и контакты с ведущими иностранными специалистами в области теплонасосного оборудования.

В частности, для России большую ценность представляет опыт китайских коллег. За последние 15 лет они проделали тот путь, который только предстоит пройти нашим специалистам. В начале девяностых в Китае также не существовало тепловых насосов, и в основе системы отопления лежали сети теплоцентралей. А вся сфера коммунального хозяйства весьма напоминала то, что мы имеем на настоящий момент в России. Тем не менее, по состоянию на сегодня, 20% китайского рынка климатического оборудования занимают тепловые насосы. В пользу необходимости изучения китайского варианта использования ТНУ говорит и тот факт, что климатические условия России и Китая очень схожи, да и обучать наших специалистов в Китае значительно дешевле, чем в США или Европе.

Контакты с иностранными специалистами в этой области позволяют решить еще одну важнейшую для нас задачу - обеспечить строительные и девелоперские компании приемлемым уровнем сервиса. Как правило, тепловые насосы, особенно американские и канадские, крайне неприхотливы, долговечны и устойчивы к неблагоприятным условиям эксплуатации. Однако в сервисном обслуживаний нуждаются даже такое оборудование, а сервис тепловых насосов в России пока находится в зачаточном состоянии.

Вместе с тем, по оценкам западных экспертов, основные трудности с продвижением ТНУ на российский рынок связаны с полной неразберихой в строительной отрасли. Здесь налицо серьезные ошибки в проектировании и строительстве, необоснованное внесение всевозможных изменений и дополнений в уже согласованные проекты, затягивание и перенос сроков ввода мощностей в эксплуатацию на каждой стадии строительства. Зачастую применяются не предусмотренные проектной документацией материалы, оборудование и технологии. В конечном счете, все это заставляет проектировщиков практически "с нуля" производить перерасчет энергетической эффективности зданий, пересчитывать потребности в отопительном оборудовании, изменять зональность.

Однако процесс пошел. Все большее распространение в России получают кольцевые ТНУ и теплонасосные системы, использующие низкопотенциальное тепло. Они легко вписываются в любые проектные решения, просты в установке и дешевы в эксплуатации. Такое оборудование уже достаточно широко используется в коттеджном строительстве, где малые геотермальные системы, построенные по классическому кольцевому принципу, проявляют себя наилучшим образом.

За прошедший год обозначились и географические предпочтения в использовании нового оборудования в России. Наибольший интерес к нему проявили на юге страны, в частности, в Краснодарском крае, где гигантскими темпами идет строительство гостиниц, офисных и торговых центров. Особенности климата предопределяют выбор эффективных климатических систем для кондиционирования и отопления в период короткой зимы. Прошедшая зима, надо заметить, показала, что и здесь температура воздуха может опускаться ниже -30°С.

В крае закончены или находятся в стадии строительства административно-гостиничный центр в Краснодаре площадью 10 000 м2; гостиница на 45 номеров в г. Адлер площадью 3000 м2 (кольцевая система отапливает номера за счет тепла кухни и фитнес-центра); административный центр на Дмитровской дамбе в г. Краснодар, площадью 4 000 м2; торговый центр в г. Кропоткин площадью 1500 м2 и административный комплекс в г. Краснодар площадью 1700 м2.

Последний проект интересен тем, что выбор тепловых насосов был обусловлен жестким лимитом по энергоснабжению. Система с ТНУ позволяет частично снять эту проблему благодаря низкому энергопотреблению, а также за счет частичного (позонного) отключения в случае необходимости.

Проблема лимитированного электроснабжения характерна для многих регионов нашей страны. Она связана с изношенностью сетей и неприспособленностью действующих электроподстанций к возросшим нагрузкам. Сверхлимитная электроэнергия либо крайне дорога, либо не может быть поставлена в принципе из-за технологических ограничений.

Для Краснодара данная проблема особенно актуальна. Город с исторически сложившейся малоэтажной застройкой, сегодня просто не справляется с возросшими потребностями - инфраструктура и коммуникации развиваются значительно медленнее, чем строятся новые здания. Девелоперам приходится искать варианты дополнительного автономного эффективного электроснабжения стоящихся зданий и самый простой выход тут - системы с ТНУ.

Практика показала, что целесообразно устанавливать на объект оборудование малой мощности. Проектирование с "запасом" по мощности чревато увеличением расходов на установку и эксплуатацию ТНУ. При необходимости, такую систему будет проще "расширить" в будущем, благо теплонасосная система масштабируется достаточно быстро и без серьезных дополнительных затрат.

"Разбег" по мощностным характеристикам у ТНУ достаточно большой. Поэтому при решении задач отопления и кондиционирования крупного объекта важно найти разумный баланс по применению тепловых насосов различной производительности. Установка мощных ТНУ приводит к повышенному энергопотреблению и снижению эффективности работы системы в целом, тогда как применение маломощных тепловых насосов позволяет создать отдельные климатические зоны с индивидуальным регулированием, что повышает комфорт в помещении.

Эта ситуация представлена на сравнительных схемах. На первой показано как работает малое количество мощных тепловых насосов. На второй - при таком же количестве помещений, увеличено число зон контроля и теплонасосных установок. В дальнейшем в укрупненных зонах можно, конечно, создать индивидуальный контроль климата с помощью системы задвижек в воздуховодах и смешивания различных потоков воздуха. Однако понятно, что намного эффективнее и комфортнее, если на каждую зону контроля работает отдельный тепловой насос.

На объекте должно быть установлено как можно больше однотипного оборудования, что позволяет сэкономить в будущем на эксплуатационных расходах за счет равных межсервисных интервалов, общего набора запчастей и расходных материалов. Сегодня при проектировании здания специалисты стремятся поделить его на равнозначные климатические зоны, чтобы как можно больше использовать ТНУ равной мощности. Как уже говорилось, "разбег" по характеристикам ТНУ достаточно большой, но гамма фактически смонтированного оборудования на одном объекте должна быть максимально узкой. В идеале - это не более трех моделей ТНУ.

Другой центр использования тепловых насосов в России - Приморье. Абсолютно иной, по сравнению с Краснодаром, климат и иные условия строительства. Однако и здесь тепловые насосы также показали свою высокую эффективность. В числе сданных в эксплуатацию объектов: торговый комплекс площадью 11 000 м2 в г. Находка, где отопление обеспечивается за счет отбора тепла от холодильных камер, расположенных в сердцевине здания и крупнейший в Приморье Православный храм, который интересен тем, что специально для него было разработано много новых технических решений, связанных со спецификой классически построенной церкви, как то: высокие потолки, большие объемы воздуха, отсутствие места для размещения оборудования непосредственно в помещениях храма. К особенностям объекта следует отнести и вариативность требований по отоплению, кондиционированию и вентиляции. Так, во время праздничных богослужений, когда в храме собирается большое количество народа, необходима максимальная отдача по вентиляции и кондиционированию. В прочие дни необходимость в СКВ практически отсутствует. С учетом этого, было найдено достаточно простое решение: тепловые насосы были размещены в подвальных помещениях, а воздух подавался по воздуховодам, размещенным по периметру зала для богослужений. Дополнительно специалисты позаботились о принудительной циркуляции воздуха, так как высота потолков над балконом составляет более 10 метров.

Одной из центральных проблем проектирования является подача тепла в кольцевую систему. Для систем с ТНУ существуют три основных варианта подачи дополнительного тепла: из геотермального источника (когда тепло перекачивается из земли или водоема), от электрического или газового бойлера, установленного в здании (что, однако, сопряжено с повышенными эксплуатационными расходами) и из городской теплоцентрали.

Наиболее экономичным и простым решением является использование городской теплоцентрали. Если теплоцентраль уже подведена к зданию или ее подведение не связано с большими финансовыми затратами, то это решение вполне оправдано. Поскольку тепловой насос отбирает из теплоцентрали небольшое количество тепла, а счетчики фиксируют его фактический расход, эксплуатационные затраты растут незначительно. Именно эта схема была реализована на большинстве объектов в московском регионе, среди которых административно-гостиничный центр в Подмосковье площадью 20 000 м2 и административно-торговый центр в Москве общей площадью 43 000 м2.

Второе по популярности решение - это использование газового бойлера. Газовый котел - более экономичное нагревательное оборудование по сравнению с электрическим. Однако он требует подведения дополнительных коммуникаций.

Поиск продолжается. Наверняка в самом ближайшем будущем будут найдены новые инженерные решения, раскрывающие новые возможности ТНУ для российского рынка. Будут новые проекты и новые объекты. И мы Вам о них обязательно расскажем.

Владимир Райх, компания "Аэроклимат"

Источник: Мир Климата