18.12.2017

 Применение тепловых насосов в кольцевом контуре

Кольцевой контур тепловых насосовТепловые насосы в основном ассоциируются с геотермальным теплом. Многие еще не знают, что на западе уже два десятка лет тепловые насосы активно применяются в так называемом кольцевом контуре. Такая система отлично зарекомендовала себя, как эффективное конкурентоспособное решение для зданий от средней и большой площади. Среди наиболее выгодного применения систем кольцевого контура: больницы, гостиницы, торговые площади и офисные здания. Кроме того, кольцевая система часто применяется в жилых многоэтажных зданиях.

Схема кольцевого контура

Принцип работы

В кольцевую систему тепловых насосов входят сами насосы, количество которых не ограничено и определяется только оптимизацией зон климатического регулирования. Кроме того, в систему входит источник низкопотенциального тепла, которым может служить газовый или електрокотел или теплоцентраль. Также входит градирня для сброса излишков тепла в атмосферу. Теплоносителем является вода температурой 25С. Все тепловые насосы объединены в одну систему (контур). Через все тепловые насосы циркулирует вода за счет работы циркуляционного насоса.
При работе теплового насоса в режиме охлаждения, избыточное тепло из зоны передается в водяной контур, а в режиме отопления тепло забирается из контура для обогрева помещения.
Все тепловые насосы работают как на тепло, так и на холод в любое время года, обеспечивая оптимальный комфорт климатических зон.

Принцип утилизации тепла

Кольцевая система наиболее эффективна в многофункциональных зданиях типа гостиниц и торговых центров. Избыточное тепло из кухонь прачечных и торговых центров не выбрасывается в атмосферу, а утилизируется в других помещения требующих обогрева. В переходные периоды (весна, осень) во всех зданиях тепло перекачивается с охлаждаемого фасада к фасаду обогреваемому. В таких случаях энергия тратится только на перекачку тепла из расчета 4-5кВт тепла на 1кВт электроэнергии. Утилизируется все: тепло компьютеров, холодильных машин, тепло, выдаваемое освещением и радируемое людьми. Тепло может быть передано даже во времени. То есть тепло, удаленное из здания днем может быть использовано ночью для его обогрева.
 

Анализ альтернативПринцып утилизации тепла
Двухтрубная система чиллер – фанкойл совместно с полномасштабной системой радиаторного отопления.\

Преимущества:
· При наличии хорошей системы управления можно получить более точное регулирование температуры.
Недостатки:
· Требуются большой машинный зал для установки чиллеров и обслуживающего их оборудования.
· Требуется градирня больших размеров, которая займет существенно большие площади на крыше.
· Существенно более высокая стоимость системы в целом
· Учитывая характер здания, требуется два чиллера, основной и резервный.
· Низкая энергетическая эффективность из высокой вероятности одновременной работы системы отопления и кондиционирования в помещении.
· Трубы должны быть хорошо изолированы.
· Меньшая степень комфорта, поскольку радиаторное отопление поддается управлению существенно хуже (из-за инерционности), чем воздушная система. Велика вероятность образования сквозняков.
· Сложность оборудования требует специалистов высокого класса для сервисного обслуживания.
· В случае выхода из строя чиллера вся система перестает функционировать.

Мультизональная сплит система VRV

Преимущества:
· Отсутствие рециркуляционных воздуховодов.
· Относительная простота регулирования температуры
Недостатки:
· Возможная протечка в здание вредных для здоровья хладагентов
· Сложность обслуживания. При возникновении протечки хладагента, чрезвычайно трудно локализовать источник протечки.
· На крыше устанавливаются десятки наружных блоков, которые в условиях зимы требуют трудоемкого сезонного обслуживания.
· Система практически не поддается внешней автоматизации. Это обстоятельство практически исключает взаимодействие системы кондиционирования с радиаторной системой отопления, что приводит к одновременной работе систем отопления и охлаждения, и, соответственно, к неоправданным затратам энергии.
· Невозможность согласованной работы системы с системой вентиляции здания, может привести к излишним расходам энергии и созданию зон дискомфорта.
· Практически не поддается полной диспетчеризации.
 
ПРЕИМУЩЕСТВА КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, ОСНОВАННОЙ НА КОЛЬЦЕВОЙ СХЕМЕ ВОДОВОЗДУШНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ. 
1. Надежность. Достигается за счёт распределения функций кондиционирования по многим расположенным по месту использования агрегатам. Выход из строя одного теплового насоса не затрагивает работу системы в целом. Срок службы тепловых насосов 20-25 лет.
2. Комфорт. Индивидуально заданные параметры микроклимата обеспечиваются в каждой зоне (комнате/офисе) в течение всего года, включая весну и осень, когда теплосеть на отопление не работает. Единый источник воздуха оптимальной температуры предотвращает образование сквозняков.
3. Энергетическая эффективность. Кольцевой водяной контур значительную часть времени перекачивает тепло из зон с его избытком в зоны с его недостатком. При этом оптимально используются внутренние тепловыделения (например, от компьютеров, кухонь, людей), а также солнечная радиация. Использование радиаторного отопления в дежурно-резервном режиме ночью и в не рабочие дни позволяет отключать все или часть (если часть помещений используется) тепловых насосов и поддерживать безопасный режим эксплуатации здания при сниженной температуре воздуха.
4. Простота обслуживания. Тепловые насосы полностью законченные изделия. Их обслуживание сводится только к периодической смене воздушных фильтров (на практике раз в год). За малыми исключениями в здании используются однотипные тепловые насосы.
5. Автоматизация и диспетчеризация. Современная система автоматизации может обеспечить единообразное управление всеми тепловыми насосами, приточными и вытяжными установками, ИТП и т.д. При этом обеспечивается планирование работы каждого насоса, а также энергоэффективное управление водяным контуром. Система управления также может строиться по распределённому принципу, что определяет её высокую надёжность. Система автоматизации не обязательна, но еще больше повышает надежность и энергоэффективность системы.
6. Экономия площадей. Не требуется большой машинный зал для расположения чиллеров и сопутствующего им оборудования. Меньший размер градирни, т.к. значительное количество тепла здания утилизируется в других зонах или сбрасывается в систему горячего водоснабжения.
 
Стоимость системы
 
Хотя относительная стоимость киловатта у тепловых насосов может быть и выше чем у чиллера, цена всей системы скорее всего будет ниже чем системы чиллер-фанкойл или VRV за счет простоты и не дороговизны монтажа.
По материалам доклада Владимира Райха                                                                                                                                     НАЗАД

 

 

СТАТЬИ