pps-1-wwwpodpis

Зростання темпів будівництва в Україні останнім часом створило сприятливі умови для розвитку ринку сучасних опалювальних систем. Попит на такі системи зростає з кожним роком. Це у першу чергу пов'язано з впровадженням складних технологічних рішень у комплексах, що будуються, а також із переглядом дійсних на даний час норм. Більш очевидною ця тенденція є в медичному сегменті ринку, який займають фармакологічні підприємства, хірургічні та реабілітаційні центри. Також доволі сильно розширюється спектр потреб і в підприємств, які належать до сфери обслуговування.

 

Технічне завдання і проектні ускладнення

 

У процесі створення бізнес-об'єкта дуже часто виникають ситуації, коли класичними методами вирішити питання опалення складно або неможливо. Яскравий приклад – об'єкт «Мисливськiй Двiр» у парку Партизанської слави. Декілька років тому це було звичайне кафе, що містилося на території паркової зони. Але, як відомо, якщо бізнес не розвивається, то він гине, тому кафе перетворилося на ресторан, поряд з яким було збудовано готельний комплекс. На той момент стало очевидно, що котельна, яка проектувалася для кафе з доволі-таки немалим запасом, вже не може повністю забезпечити теплом ресторан і готель.
Крім того, комфортне перебування клієнтів потребувало складної та потужної системи вентиляції. Деякі приміщення за проектом мали опалюватися за допомогою повітряного опалення. Нестача тепла становила 165 кВт.
Вирішити проблему збільшенням потужності котла було неможливо (занадто мале приміщення котельної, крім того, існував ліміт на обсяг використання газу). Використання електронагрівачів загрожувало великими рахунками за електрику – дякувати Богові, лімітами ніхто не лякав, оскільки комплекс мав свою трансформаторну підстанцію.
Наша компанія запропонувала використати як джерело тепла тепловий насос. По-перше, для роботи системи вентиляції в літній період був потрібний чилер, а як відомо, між чилером і тепловим насосом різниця тільки в автоматичній системі керування й гідромодулі. Тобто за не дуже велику суму клієнт отримує систему, яка допомагає створити в приміщеннях прохолоду влітку й забезпечує теплом взимку, приєднуючись у ті моменти, коли потужності котельної не вистачає. По-друге, розрахунки показали, що різниця вартості кіловата тепла від газового котла й теплового насоса щодо зазначеного об'єкту за два роки повністю повертала капітальні витрати на обладнання, а потім, звичайно ж, починала давати прибуток.
Перша проблема, перед якою ми постали, – утилізація тепла й холоду. Встановити тепловий насос на даху будинку було неможливо, оскільки тримальні балки могли не витримати півторатонну конструкцію, яка генерувала б доволі великі вібрації. Можна було розмістити тепловий насос на території внутрішнього двору, але і в цьому випадку виникав ряд проблем. Вікна доброї половини номерів виходили саме на внутрішній двір, до того ж, чи то випадково, чи то за законом підлості, чи то за задумом архітектора, це були найдорожчі номери.
Навіть за використання тихохідних вентиляторів багатокамерні склопакети могли не забезпечити в нічний час комфортні умови для перебування в номері VIP-клиєнта.
Коли ми відмовилися від повітряного утилізатора, виникло запитання: звідки брати дешеве тепло взимку і холод влітку? Перше рішення, що спливає на думку, – використати геотермальний тепловий насос. У Київській області водоносний шар перебуває не на дуже великій глибині. Температура води, яку дає свердловина, коливається в межах від 14 до 8 OС. Тому вода зі свердловини прекрасно підходить як утилізатор тепла або холоду, тому що коливання її температури протягом року не настільки значні і цілком прогнозовані.
Мабуть, ні для кого не секрет: щоб одержати дозвіл на буріння свердловини на території паркової зони, необхідно витратити багато часу й грошей. Напевно, простіше й дешевше домовиться з марсіанами, ніж одержати ці злощасні тридцять підписів! Отже, виникла друга проблема.
Перебравши безліч варіантів, ми зупинилися на одному, досить ризиковому, але фізично можливому.

 

Вихід є!

 

Тепло й холод від теплового насоса споживали чотири приточно-витяжні системи із загальною витратою 54 000 м3 повітря на годину. На кожній установці було встановлено роторний рекуператор, що давав змогу передати 75% теплової енергії витяжного повітря приточному. Інші 25% викидалися в навколишнє середовище. Тому було ухвалено рішення використати цю залишкову енергію повітря витяжок для роботи теплового насосу. Розрахунки показали, що за такої витрати повітря цього буде цілком достатньо.
Щоб реалізувати цю ідею в життя, необхідно було зробити герметичну форкамеру та на виході з неї розмістити утилізатор. Таким чином, усе витяжне повітря мало пройти через утилізатор і залишити там ту частину енергії, яку не відібрав рекуператор. Ризик же полягав у першу чергу в тім, що подібних систем ніхто не робив, і з якими труднощами й підводними каменями доведеться мати справу, ми не знали. Ще однією складністю було правильно розрахувати теплообмінник утилізатора, щоб він оптимально підходив як для утилізації тепла, так і для утилізації холоду.
Вирішивши ці питання, ми почали займатися вибором обладнання.

 

Вибрати правильно

 

У своїх системах ми віддаємо перевагу продукції зарубіжних виробників, що обумовлено, у свою чергу, якістю, можливістю рішення складних технологічних завдань, що вітчизняний виробник, на жаль, на даний момент запропонувати не може.
Знов стала нагальна проблема: придбати готовий тепловий насос чи зробити його самому? Перебравши безліч варіантів, зупинилися на останньому, оскільки переконалися в тому, що багато постачальників безвідповідально ставиться до декларування технічних показників обладнання. Не може тепловий насос видавати 153 кВт у режимі охолодження, якщо компресори, що встановлені на цьому режимі, відповідно до програми розрахунку виробника компресорів, дають тільки 139 кВт. Значить, потрібні були потужніші моделі, які коштували вже зовсім інших грошей. До того ж автоматика пропонованих насосів була негнучка й важко суміщалася з автоматикою приточно-витяжних систем.
Тепловий насос ми розробили на основі герметичних спіральних компресорів Copeland ZR380KCE-TWD. Вибір припав саме на ці компресори, бо компресори серії ZR найчастіше застосовуються у сфері кондиціонування. Проста конструкція, висока надійність і набагато безпечніша робота у випадку вологого ходу, на відміну від поршневих компресорів, -- її забезпечує будова спірального блоку -- дуже вагомий аргумент під час роботи з дуже короткими трасами.

PPS-2-www

Споруда, в якій розміщено тепловий насос. Вона розташована біля бокової стіни будівлі й на ¾ занурена в землю, щоб не привертати зайвої уваги

 

PPS-3-www

Пульт керування на вході у машинне відділення. За ним – тепловий насос. Розміри відділення обмежені за вимогою замовника

 

PPS-4-www

Вид зверху на машинне відділення. Місця зовсім небагато, але до всіх вузлів агрегату є повноцінний доступ

 

PPS-5-www

За ресивером видно два спіральні компресори та гідравлічний модуль. Висока рама, а також легка знімна покрівля споруди дають змогу легко робити технічне обслуговування і за необхідності – монтаж і демонтаж навіть великогабаритних елементів теплового насоса

 

PPS-6-www
Гідравлічний модуль займає мало місця і дуже зручно розміщений у дальньому кінці машинного відділення

 

Успішне виконання

 

Таким чином, ми одержали тепловий насос «вода-вода», який працював на холодоагенті R407C й видавав 150 кВт у режимі охолодження за температури кипіння +1 і температури конденсації +50 OС, і, відповідно, 170 кВт у режимі опалення за температури кипіння -5 і температури конденсації +40 OС. Гідравлічно він пов'язаний із секціями охолодження приточно-витяжних систем і секцією утилізації.
У теплий період року охолоджений розсіл подається до центральних кондиціонерів, які за допомогою триходових вентилів забирають ту кількість холоду, яка потрібна в цей момент. Автоматична система керування теплового насоса постійно підтримує задану температуру. Підігрітий розсіл надходить у секцію утилізатора, де відбирається надлишкове тепло. У холодний період року, коли тепла з котельні вже не вистачає або воно взагалі не надходить (міжсезоння), відбувається нагрівання повітря за допомогою теплообмінника холодної води.
Автоматика приточно-витяжних систем міняє алгоритм керування секцією холодної води під час переходу з одного режиму в іншій.
Тепловий насос був уведений в експлуатацію в червні 2007 року і чудово себе показав під час сорокаградусної жари. У жовтні він був основним джерелом тепла для готельно-розважального комплексу й обігрівав приміщення за допомогою повітряного опалення. Зимою ж він виконує допоміжну функцію й доводить приточне повітря до заданої температури, яку буде неможливо забезпечити за допомогою лише гарячої води від котла.

 

Висновки

 

Цей проект свідчить, що за допомогою теплових насосів можна вирішувати не тільки класичні завдання опалення, використовуючи зовнішні джерела енергії, такі як енергія води або землі.
Гадаю, ринок такого обладнання буде розширятися, оскільки інтенсивність дорожчання енергоносіїв збільшується з року в рік. Строки ж окупності обладнання будуть меншати, що допоможе привернути більше зацікавленості до цього сегменту ринку.
А сьогодні тепловий насос – прямий конкурент електронагрівачу на тих об'єктах, де газу немає й ніколи не буде. Бо навіть за меншої вартості кіловата тепла іноді дуже складно переконати клієнта вкласти гроші в дорожче обладнання: це стереотип, який поміняти дуже складно. На практиці ж інвестування в сучасні технології в усьому світі вважають необхідним, оскільки це дає змогу зменшити витрати, а отже отримати прибуток.

 

Андрій Герасько, технічний директор ТОВ ППС