Бъдещето е за термопомпи

Бъдещето е за термопомпи

До 2020 г. Европейският съюз възнамерява да постигне 20% икономии на енергия. Възможно ли е да се изпълни тази задача? И е възможно в Русия? Има ли технологии, които позволяват да се намалят значително разходите за енергия, необходими за поддържане на сградите, без да се компрометира комфортът в помещенията? Според всички прогнози - бъдещето на отоплителните системи, базирани на термопомпи.

Само номера

В Европа до 40% от потреблението на енергия попада върху работата на сградите. От този обем, почти всичко - 85% се изразходват за отопление и охлаждане на помещения и само 15% - за осветление. Ето защо, в европейските страни днес въпрос отоплението и охлаждането, и топла вода на сгради е решен, може да се каже, по подразбиране - при използване на топлинна помпа, която по същество избута традиционния газ, течно гориво, котли на твърдо гориво.

Топлинните помпи са изобретени през 50-те години на двадесети век и през последните 15-20 години са спечелили широко разпространение в света благодарение на своята икономика и висока ефективност. Например само в Германия днес има около 80 инсталации за производство на термопомпи. От тях само Stiebel Eltron, който заема 20% от германския пазар, годишно произвежда и инсталира около 60 000 термопомпи. В Русия има само около 500 на година, а тази цифра включва всички производители на термопомпи, работещи на руския пазар.

Към днешна дата в Европа системите за отопление, базирани на термопомпи - са също толкова познати, колкото и в Русия имаме отопление с газ

Геотермалните (земни) термопомпи са най-ефективни в студената Русия. Ефективността на въздушната термопомпа през зимата зависи силно от температурата на околната среда: при -20 ° C тя просто се изключва. А инсталирането на термопомпи, използващи резервоари и подземни води с използване на дълбоки сондажи, изисква одобрения и разрешителни и струва повече

Според прогнозите на Световния комитет по енергетика до 2020 г. в развития свят топлоснабдяването с термопомпи ще достигне 75%. Ами Русия? Всяка година няколкостотин топлинни помпи се инсталират в нашата страна. Към днешна дата вече функциониращите геотермални централи имат около три хиляди мощности от около 100 000 kW. В национален мащаб годишните спестявания са повече от 1 милиард рубли! Нека да разгледаме някои примери.

Геотермална отоплителна система в частна къща

Селска къща с гараж с обща площ от 150 квадратни метра. m с хоризонтален колектор и пасивно охлаждане.

Мощност на системата - 7,8 kW

Консумация на електроенергия - 1,8 kW

Цената на електроенергията - 5 рубли / kW

Спестявания годишно - 26 000 kW (= 129 800 рубли).

Цената на една геотермална система с инсталация е 850 000 рубли.

Период на изплащане - 6,5 години

Първоначални данни

Къща за почивка. Намира се в района на Нижни Новгород. Първият етаж на къщата е изграден от арболитни (дърво-циментови) блокове. Арболитът, като строител и топлоизолационен материал, вече сам по себе си държи топлинна енергия и позволява значително да спести на топлина в помещенията поради своята ниска топлопроводимост. Освен това арболитът не се нагрява много в топлината, което е важно и за крайградската конструкция.

В зависимост от плътността, топлопроводимостта на арболита е 0.8-1.7 W / (m * 0C). За сравнение: коефициентът на топлопроводимост на керамичните тухли е 0.6-0.95 W / (m * 0С), силикатна тухла - 0.85-1.15-газобетон - 0.18-0.28-пяна бетон - 0.14-0 , 38 от дърво - 0,15

Вторият етаж на къщата е мансарден, е изработен от технология с телени мрежи с Rockwool Rockwool затопляне на светлината Batts Scandic. Висококачествена изолация на покрива, пода. Инсталирани пластмасови прозорци с енергоспестяващи двойни стъкла. Всичко това позволява да се избегнат загубите на топлина и да се създаде оптимална отоплителна система без прекомерен резерв на мощност, което има положителен ефект върху цената на системата като цяло.

Тъй като къщата се намира на място, където няма газ, а разходите за електроенергия са достатъчно високи (5 рубли / 3 кВт), те се установяват на геотермална отоплителна система, базирана на термопомпа. Такава система позволява не само да затопля къщата през зимата, но и да я снабдява с топла вода, а през лятото - да охлажда стаи без климатик, практически безплатно. Както се изисква в това съоръжение.

Избор на тип колектор на почвата

Тъй като площта на обекта е голяма, тук спряхме по хоризонталния метод за полагане на тръбите на колектора. На цена този вид колектор е по-евтин от вертикалния (с пробивни кладенци). Тръбите бяха положени на дълбочина под нивото на замръзване на почвата (около два метра). 109 метра подземни тръби заемат приблизително 120 квадратни метра площ.

Къщата разполага с термопомпа от 7,8 kW, произведена от немската фирма Stiebel Eltron

Хоризонталният колектор на земя (топлообменник) е контур от тръби, които са разположени хоризонтално под земята. капацитет разтвор топлина (т.нар солев разтвор или физиологичен разтвор - смес от вода и етилен гликол или смес от вода и пропилей гликол, вътрешен охладител) преминава под земята на колектор мръсотия за събиране на топлина и придава на топлинната помпа, която топлоносител се нагрява до желаната температура

Спестяване на ресурси

Къщата разполага с термопомпа от 7,8 kW, произведена от немската фирма Stiebel Eltron. В същото време термопомпата доставя до 5 kW топлинна енергия на 1 kW консумирана електроенергия. Това означава, че чрез изпускането на 7.8 kW топлинна енергия, електроенергията се консумира от мрежата само с 1.8 kW (това е 5 пъти по-малко от консумацията на електрически бойлер). Това е особено важно, ако електрическото захранване на къщата е ограничено.

Топлинната помпа в този случай работи заедно с нискотемпературната водна система "топъл под", което прави работата на отоплителната система още по-икономична. Освен това, тъй като системата за отопление на топлинна помпа може да работи и за охлаждане през лятото, няма нужда да купувате и инсталирате климатици (както е добре известно, това е важен елемент на разходите).

Вярно е, че при хоризонтална инсталация на колектора е възможно само пасивно (тоест естествено) охлаждане, но този метод е по-икономичен от активното охлаждане. В пасивен режим, помпата охлаждане топлина не се използва: охлаждане на охлаждащата течност с помощта на антифриз геотермална резервоар чрез допълнителен топлообменник плоча и в този случай, топли подове, чрез който охлаждането на помещения. Топлинната помпа се използва само за подготовка на топла вода.

Дмитрий Makarenko, собственикът на къщата - имам подобна къща за подобен проект в града. Реших да го повторя като уикенд. Първият път, когато термопомпата се появи през 2007 г. във Финландия и сега, по време на строителството на къщата, реши да инсталира термопомпа на германския производител Стибел Елтрон. Проучих този въпрос: в това оборудване дори няма нищо, което да се счупи. Поради това подадох молба до официалния представител на Stiebel Eltron в района на Волга. Всичко това е направено бързо, ефективно - всичко ми пасва.

Изборът на такава отоплителна система се дължи главно на факта, че в селото няма газ, а перспективите за неговото свързване са, слабо, неизвестни. Като имах опит в работата с такава къща, изчислих: ако имаше електрическо отопление, щях да плащам десетки хиляди рубли на месец, така че отивах на 5000 рубли. Плюс безплатен климатик през лятото. В допълнение, удобен контрол чрез GSM-модул: желаната температура може да се настрои дори на голямо разстояние от къщата - това позволява рационално използване на топлина и спестява пари. Благодарение на ниската топлопроводимост и пропускливостта на парите на газ-силикатни блокове къщите, изработени от този материал, се оказват топла и комфортна

Селска къща с площ от 170 квадратни метра. m с вертикален колектор и активно охлаждане

Мощност на системата - 7,8 kW

Консумация на електроенергия - 1,8 kW

Цената на електроенергията - 5 рубли / kW

Спестявания годишно - 26 000 kW (= 129 800 рубли).

Цената на една геотермална система с инсталация е 1,100,000 рубли.

Период на изплащане - 7,7 години

Първоначални данни

Къщата се намира в района на Нижни Новгород, на място, където няма газ. Първият етаж на къщата е изграден от газово-силикатни блокове с допълнителна топлина от Rockwool от рок вълна, а вторият тавански етаж - с wireframe технология. Висококачествена изолация на покрива, пода. Инсталирани пластмасови прозорци с енергоспестяващи двойни стъкла. Всичко това беше взето предвид при изчисляване на капацитета на отоплителната система.

Задачи на системата: отопление на къщата, осигуряване на топла вода и климатизация. Къщата разполага с термопомпа, произведена от немската фирма Stiebel Eltron с мощност от 7,8 kW.

Избор на тип колектор на почвата

Площта на земята е малка, поради което е избрана вертикална система за монтиране на резервоари (кладенци). В този случай беше необходимо да се пробият пет кладенчета, всеки с дълбочина 30 м, в които са монтирани геотермални сонди. Вертикалната инсталация е по-скъпа от хоризонталната инсталация от приблизително 20% от общата стойност на системата "до ключ". Но това отнема по-малко пространство, дава по-стабилна енергия, по-добра ефективност на системата и възможност за пасивно и активно охлаждане през лятото.

Пасивно и активно охлаждане на помещенията

С хоризонталния метод за подреждане на колекторите е възможно само пасивно (тоест естествено) охлаждане. Методът на активното охлаждане използва термопомпа (в летния цикъл), за да се намали температурата на охлаждащата течност, която циркулира в отоплителната система през вентилаторните бобини. Активното охлаждане се включва през лятото само когато силата на пасивния стане недостатъчна (например сутрин и вечер пасивът работи, а през деня - активно охлаждане).

Системата е оборудвана с компенсаторна автоматизация. Освен това можете да програмирате режимите на работа: например "седмичен график"

Вертикалните земни колектори са топлообменници, които се състоят от една или две паралелни U-образни тръби (т.нар. Сонди), а в земята те се монтират вертикално в кладенеца

Климатизацията на къщата се осъществява с помощта на монтирани на пода вентилаторни конвектори, които осигуряват меко, удобно охлаждане без течения.

Разбира се, инсталирането на вентилаторни бобини изисква допълнителни първоначални разходи, приблизително сравними с инсталирането на традиционните климатици. Въпреки това, в експлоатация, охладителната система, базирана на термопомпена апаратура, е много по-евтина, тъй като потреблението на електроенергия е с порядък по-ниско.

Има и други предимства на охлаждането с вентилаторни бобини пред конвенционалните климатизатори:

всичко е просто, няма сложна техника (например компресор и т.н.);

Няма фреон, който да не е безопасен за хората;

Температурата на отработения въздух от вентилационната серпентина не предизвиква настинки;

За разлика от тях климатиците могат да се използват с отворени прозорци и врати;

При монтажа не се изисква инсталиране на външни блокове за кондициониране.

Ирина Беленко, собственикът на къщата - Консултирахме, решихме и решихме, че инсталирането на термопомпа спестява парите ни. За да се проведе газопровод е много скъпо, електричеството също е много скъпо сега. Така че избрахме геотермална термопомпа. Това е екологична система, огнеупорна. Голямо плюс това, че през това лято системата ще работи вместо климатик.

Инсталацията е комбинирана с системата "топъл под": имам малко дете, така че топлата подове са огромен плюс. За разлика от отоплителните тела, те осигуряват мека топлина през зимата и меко охлаждане през лятото, без течения. Ето защо бебето може безопасно да играе, докато седи на пода. Освен това тази инсталация е много удобна и лесна за управление: експертите са програмирали системата, след което работи в автоматичен режим.

Геотермална отоплителна система на бензиностанцията

Комплексът за зареждане с гориво е с площ от 350 квадратни метра. m

Мощност на системата - 32 kW

Консумация на електроенергия - 8 kW

Цената на електроенергията - 5 рубли / kW

Спестявания годишно - 100 000 kW (= до 500 000 рубли).

Период на изплащане - 4,4 години

История на експеримента

През 2010 г. "Лукойл-Volganefteproduct" на компанията реши да проведе експеримент: за първи път в Русия през бензиностанция "Лукойл" на мрежата, за да се сравни оперативните разходи за отопление, топла вода и климатик, са построени в района на две еднакви газ комплекс - всяка зона 350 кв.м с мини маркет и кафе-бар. Разлики - в различни отоплителни системи, отопление и климатизация. По едно бензиностанция, всички тези проблеми са решени с помощта на традиционните електрически бойлери и климатици, а от друга - с помощта на термопомпи, подово отопление и вентилаторни конвектори.

Експериментът продължава за четвъртата година, се съхраняват тримесечни статистически данни и геотермалната система, базирана на термопомпи, има ясна победа в колоната "ниски оперативни разходи".

Характеристики на системата

Близо до бензиностанцията под нивото на замръзване на почвата се полага хоризонтален колектор за земя (2 км тръби). От него охладителят влиза в термопомпата и се загрява до необходимата температура, като осигурява топлина за всички помещения на бензиностанцията. И в най-студените дни, въпреки факта, че с голям поток от хора вратите са отворени през повечето време и студен въздух от улицата прониква в стаята, вътре винаги е удобна температура. Охлаждането на помещенията се осъществява чрез вентилационните конвектори и топло подовете, построени в тавана (през зимата, топло подовите настилки работят за отопление, през лятото - за охлаждане).

Даниел Смирнов, заместник-генерален директор на "Лукойл-Волганфтепродукт" - Изборът на геотермална отоплителна система, основаваща се на термопомпи, се дължи на редица причини. Първо, газът е просто нерентабилен, тъй като е необходимо да се постави газопроводът. Това е огромна цена. На второ място, в цяла Европа, включително в скандинавските страни, такива инсталации работят в продължение на много години, а не само в промишлени, но и в жилищни и битови помещения. И те се оправдават. Освен това е екологично чист.

Служителите на бензиностанции и клиенти, които спират тук не само да зареждат колата, но и да си почиват, имат захапка - много доволни, стаите са наистина добър климат през зимата и лятото. Що се отнася до икономическите ползи - годишните икономии от около 100 хил. Киловата електричество, това е половин милион рубли годишно. На новоизградените големи бензиностанции с голям поток от клиенти продължаваме да планираме да инсталираме термопомпи Stiebel Eltron.

Охлаждането на помещенията на бензиностанцията през лятото се извършва чрез вентилаторните конвектори, вградени в окачения таван

Топлата вода се съхранява в резервоари за съхранение на вода. Всъщност това е същият термос. Благодарение на добрата топлоизолация, водата, загрята до 50 ° C, за една седмица охлажда само 5 ° C. Ето защо, подаването на топла вода е осигурено денонощно

В системата са инсталирани две отделни вериги: една работи на вентилаторни серпентини, а втората - на топъл под. Самата автоматика контролира влажността и температурата, изгражда графиката на "точката на оросяване" на топло подово покритие и осигурява меко, удобно охлаждане. бобини Вентилатор работят като класически климатици, само чрез тръби, които не са доставени фреон и се охлажда солев разтвор, който циркулира в системата: от подземен температурата е стабилна и е същата - около + 10 ° С, има същата температура като влиза в стаята от бобина фен въздуха.

Геотермална отоплителна система в манастира

Змениченски женски манастир.

Отопляема площ - над 1000 квадратни метра. m

Общата мощност на системата е 109 кВт

Консумация на електроенергия - 14 кВт

Цената на електроенергията - 5 рубли / kW

Спестявания на година - 200 000 kW (= 1 000 000 rub)

Период на изплащане - 3,5 години

Можете да инсталирате геотермална отоплителна система дори в такива древни сгради, като този манастир от 15-ти век. Древните помещения на този древен манастир в Клязма са били отопление на геотермална помпа в продължение на две години. Жилищна сграда за гости, трапезария, храм - обща площ от над 1000 квадратни метра. м. Преди това всички тези помещения се отопляваха с електрически бойлери. Прекъсванията в доставките на електроенергия обаче накараха избора на по-независим метод за енергоснабдяване - термопомпите.

Този метод също беше по-икономичен. Ако по-рано от четири електрически котли с общ капацитет от около 100 кВт спрели плащане за отопление на около 150 хиляди рубли на месец, след инсталирането на геотермална система на базата на термопомпи експлоатационни разходи за отопление са намалели до 30 хиляди рубли на месец. Това е сериозно спестяване.

За отопление хиляди квадратни метра полагат хоризонтален почвен колектор: повече от 4 км тръби заемат около 5000 квадратни метра. м в непосредствена близост до манастира.

В зоната на храма се извършва отопление: тук е въведен отделен контролер, който сам управлява климатичния контрол в съответствие с програмирания режим на отопление на храма. Така например самата автоматична система преминава в зимен режим или при отсъствие на енориаши, стайната температура е 15,6 ° C и автоматично се увеличава два часа преди началото на услугата

В допълнение, вакуум слънчеви колектори са инсталирани на покрива на къщата за гости, така че почти 9 месеца от годината (от февруари до септември) гореща вода се нагрява безплатно

При инсталирането на термопомпена апаратура беше разпределена малка стая в къща за гости с обща площ 12 квадратни метра. м. Всички системни параметри се програмират, а след това системата работи в автоматичен режим, затова не изисква постоянен мониторинг