Мировой рынок тепловых насосов и их основных компонентов
Тепловые насосы используют возобновляемые источники энергии, такие как тепло земных недр и атмосферного воздуха. Их экологичность и энергоэффективность очевидны, однако для более активного продвижения тепловых насосов на мировые рынки необходима государственная поддержка. В частности, требуется разработка стандартов энергетической эффективности, а также системы тестирования и сертификации тепловых насосов. Кроме того, чтобы помочь потребителям выбрать нужный продукт, следует разработать основные принципы маркировки данного вида оборудования.
Рост энергопотребления в развивающихся странах, а также ряд других факторов неизбежно приведут к тому, что стоимость энергии будет расти. Несколько ограничить рост цен и смягчить его последствия поможет широкое использование высокоэффективных тепловых насосов. Особенно значительный эффект это может дать в таких странах, как Китай, Индия и государствах Юго-Восточной Азии.
Разработанный Международным энергетическим агентством (IEA) проект «Голубая карта», призванный смягчить последствия изменения климата, предусматривает широкое применение тепловых насосов для нагрева воды, обогрева и охлаждения жилья. Эта мера, наряду с сокращением использования углеводородного топлива при производстве электричества приведет к существенному уменьшению выбросов углекислого газа.
Существуют два основных типа тепловых насосов — геотермальные и аэротермальные. Геотермальные тепловые насосы, в свою очередь, делятся на насосы типов «грунт — вода» и «вода — вода», а аэротермальные — на насосы типов «воздух — воздух» (ATA) и «воздух — вода» (ATW).
Этот обзор посвящен тепловым насосам типа «воздух — вода», или ATW.
Рынок ATW в 2010 году
Объем мирового рынка тепловых насосов типа «воздух — вода» в 2010 году составил 1 238 000 единиц оборудования, что на 24 % больше, чем в предыдущем году.
В Европу — на крупнейший рынок отопительного оборудования — тепловые насосы этого типа, разработанные в Японии, пришли несколько лет назад. Тепловые насосы, выполненные в виде бытовых сплит-систем, позволяют европейцам отказаться от обогрева за счет сжигания углеродного топлива и сократить выбросы СО2. Стабильное увеличение объема европейского рынка ATW наблюдалось вплоть до 2008 года. Затем рост остановился. Причиной тому стал наступивший экономический кризис, из-за которого потребители просто не могли себе позволить значительных капитальных затрат на установку этого инновационного оборудования. Однако многие эксперты прогнозируют возобновление интереса к «зеленым» технологиям, чему должно способствовать некоторое оживление экономики в сочетании с мерами, предпринимаемыми правительствами европейских стран.
В Китае в 2010 году рынок ATW продемонстрировал завидный рост. Спрос на тепловые насосы этого типа достиг 450 000 единиц, что более чем в два раза превышает объем европейского рынка. В производство ATW включились практически все основные китайские производители кондиционеров. При этом порядка 20 % изготовленных в Китае тепловых насосов идет на экспорт.
Соединенные Штаты имеют обширный рынок обогревательного оборудования, но тепловые насосы типа «воздух — вода» там пока еще представлены слабо. Они уступают геотермальным тепловым насосам, использующим в качестве источника энергии воду и подземное тепло. Эксперты считают, что, как и в случае с бытовыми сплит-системами, для широкого распространения тепловых насосов типа «воздух — вода» в США требуются время и значительные усилия производителей. В настоящее время японские компании, выпускающие подобное оборудование, пытаются активизировать его продажи в США. Американские производители, такие как General Electric, A. O. Smith и Rheem, предлагают гибридные ATW-системы.
Современные тенденции на рынке тепловых насосов типа «воздух — вода»
Появление моноблочных систем. Первые тепловые насосы типа ATW состояли из наружного блока с тепловым насосом и внутреннего — «водяного» — блока. Недавно разработана новая система, в которой все основные элементы, включая компоненты системы отопления — циркуляционный насос, расширительный бак, дополнительный нагреватель и встроенный контроллер, — объединены в единый блок. Это существенно упрощает, ускоряет и удешевляет процесс установки. Не требуется разводки трубопроводов хладагента, нужно просто присоединить блок к системе водяного отопления, а это может сделать любой квалифицированный водопроводчик.
Инверторные технологии для повышения коэффициента производительности (COP). Коэффициент производительности (COP) характеризует рабочую эффективность системы. Использование тепловых насосов типа «воздух — вода» требует более высоких капитальных затрат, чем нагревательное оборудование на ископаемом топливе. Поэтому их окупаемость должна достигаться за счет более высокой эффективности.
Существенно увеличить эффективность позволяет применение инверторных технологий.
COP инверторных систем кондиционирования, предлагаемых японскими производителями, выше, чем у обычных, на 30% при полной нагрузке и на 40–50% — при частичной.
К сожалению, существующие тепловые насосы типа «воздух-вода» не могут продемонстрировать столь же эффективной реакции на изменение нагрузки. Поэтому усовершенствование ATW за счет применения инверторных технологий является насущной необходимостью.
Характерные особенности современных ATW
Высокотемпературный нагрев. Тепловые насосы типа «воздух — вода» можно разделить на три группы: низкотемпературные (с температурой воды на выходе 50–59°С), среднетемпературные (60–69°С), и высокотемпературные (70°С и выше).
Почти все производители сначала выходили на рынок с низкотемпературными ATW. Эти приборы, разработанные для обогрева помещения при помощи «теплых полов», стали очень популярны в Европе и часто используются в новостройках. Средне- и высокотемпературные ATW, приспособленные для подключения к радиаторам, могут стать заменой старых отопительных систем в уже существующих домах. Такие ATW часто используют вместе с бойлерами.
Большая мощность. Японские производители активно расширяют линейки производимого оборудования, чтобы удовлетворить требования застройщиков. Например, тепловые насосы типа «воздух — вода», предназначенные для домов на одну семью, обычно имеют мощность от 6 до 16 кВт. Системы могут представлять собой кондиционеры типа мульти-сплит- и VRF-системы с функцией нагрева воды.
Таблица. Ассортимент тепловых насосов типа «воздух – вода»
Более сложные системы
Гибридные системы отопления. Японские производители, в числе которых Mitsubishi Electric, Daikin и Hitachi, разработали тепловые насосы для экстремально холодного климата, имеющие достаточную мощность для обогрева и снабжения горячей водой даже при очень низкой наружной температуре: до –25°С.
В принципе тепловые насосы работают тем эффективнее, чем меньше разница температур между источником тепла и теплоносителем на выходе из системы. В регионах с холодным климатом, таких как Северная Европа, где наружная температура может падать до –40 °С, тепловые насосы типа «воздух — вода» не могут конкурировать с бойлерами. Поэтому производители активно разрабатывают гибридные системы, которые при очень низкой наружной температуре используют газовые тепловые насосы.
Системы «все в одном». Тепловые насосы типа «воздух-вода», сделанные по принципу «все в одном», круглогодично обеспечивают обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение. Система нагрева для горячего водоснабжения дополняется солнечными коллекторами. В системах «все в одном» используются все последние достижения в области гидроконтроллеров.
Коммерческое и промышленное использование
Ведется разработка тепловых насосов для горячего водоснабжения заведений общественного питания, школьных столовых, больниц и хосписов, парикмахерских, гостиниц и банков. Растет спрос на тепловые насосы, способные заменить промышленные бойлеры. На промышленных линиях, требующих большого количества тепла, водяные тепловые насосы могут использоваться для эффективной утилизации излишков тепла, что заметно уменьшит энергоемкость производства.
Ведущие производители активно разрабатывают собственные компрессоры для тепловых насосов. Раньше в тепловых насосах использовались только ротационные и спиральные устройства, в настоящее время широко применяются также винтовые и центробежные компрессоры.
Базовые технологии
Международное энергетическое агентство определило наиболее перспективные направления исследований: разработка более эффективных компонентов, снижение себестоимости и использование солнечной энергии.
Существенное повышение сезонной энергоэффективности оборудования в широком диапазоне мощностей может быть достигнуто за счет комплексного использования компонентов, разработки тепловых насосов для конкретных задач, таких, например, как применение в вентиляционных системах большой производительности. Другие направления совершенствования оборудования — это создание систем автоматического поиска неисправностей и новых диагностических инструментов, а также разработка стратегий управления, способных учитывать изменение нагрузки, тем самым улучшая среднегодовые показатели производительности. Кроме того, необходимо создание новых интегрированных систем, в которых объединялось бы выполнение различных функций, например, кондиционирование воздуха и горячее водоснабжение, а также гибридных устройств, где тепловые насосы работали бы совместно с оборудованием, использующим другие энергетические технологии.
Будущее хладагентов
На китайском рынке ATW, крупнейшем рынке мира, по-прежнему доминирует хладагент R22. В то же время некоторые производители компрессоров выпускают модели на R417A. На рынке также присутствует оборудование для высокотемпературного нагрева воды на R134а. При этом в Китае активно идут исследования по использованию альтернативных хладагентов, таких как R32 и R290 (пропан).
В Японии на рынок вышли бытовые водонагреватели Eco Cute, использующие в качестве хладагента СО2. В многофункциональных системах для горячего водоснабжения, а также в тепловых насосах, используемых для нагрева воды в коммерческих объемах, в основном по-прежнему применяется хладагент R410A.
Тот же хладагент использует большинство тепловых насосов типа «воздух — вода» в Европе. В будущем природоохранное законодательство станет более жестким, и это заставляет климатическую промышленность активно работать над переходом на альтернативные хладагенты — СО2, R32 и другие.
По материалам
Китай получил грант монреальского комитета в размере 265 миллионов долларов
На 64 м заседании Исполнительного комитета Многостороннего фонда Монреальского протокола, проходившем с 25 по 29 июля 2011 года в Монреале, было достигнуто соглашение о снижении в КНР потребления гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ). На эти цели Китай, крупнейший производитель и потребитель ГХФУ, получает грант в размере 265 миллионов долларов США.
Проекты, на осуществление которых должны пойти эти деньги, представляют собой первую стадию китайского плана по выводу ГХФУ из обращения. Реализация данного плана позволит Китаю не только сократить потребление ГХФУ на 3320 тонн, но и перейти к использованию новых технологий, которые позволят существенно сократить выбросы парниковых газов.
В последние годы потребление гидрохлорфторуглеродов в КНР стремительно увеличивалось благодаря быстрому росту экономики. В 2009 году Китай потреблял более 58% от общего объема ГХФУ, использующихся в развивающихся странах.
В соответствии с достигнутым соглашением, в 2013 году в Китае будет обеспечен нулевой прирост потребления ГХФУ, а к 2015 году оно сократится на 10%. К 2030 году гидрохлорфторуглероды должны быть полностью выведены из оборота. Это потребует модернизации сотен существующих производственных линий и внедрения новых технологий. Содействие в этом Китаю окажут помимо Многостороннего фонда Всемирный банк, ПРООН, ЮНЕП, ЮНИДО, а также правительства Германии и Японии.
По словам Марии Нолан, главы Многостороннего фонда, принятие Китаем Плана по выводу ГХФУ из обращения является огромным достижением Многостороннего фонда и его участников.
По материалам
Рост цен на редкоземельные металлы тормозит развитие рынка инверторных кондиционеров
В последние годы Китай ограничил экспорт редкоземельных металлов, что привело к значительному росту цен на некоторые из них. В первой половине 2011 года китайский экспорт этого сырья был сокращен еще на 35%, из-за чего цены на редкоземельные металлы достигли рекордного уровня.
| Рост цен на редкоземельные металлы |
 |
| Показатели на 2012 год и последующие годы спрогнозированы с учетом рыночных тенденций. Источник: Goldman Sachs. * Средние значения для месторождения Mount Weld компании Lynas Corp. – крупнейшего месторождения редкоземельных металлов, разрабатываемого в настоящее время |
В январе на Шанхайской бирже металлов цена неодима составляла 320 тысяч юаней (49 230 долларов) за тонну, а в июле — уже 1,8–1,9 миллиона юаней (280 000–290 000 долларов). Цена на празеодим выросла с 250 тысяч юаней (38 462 доллара) до примерно 1,5 миллиона юаней (230 000 долларов) за тонну. Оксид празеодима подорожал с 230 тысяч юаней (35 385 долларов) до 1,1 миллиона юаней (170 000 долларов) за тонну.
На Китай приходится более 90% мирового производства редкоземельных металлов, которые могут использоваться в кондиционерах, мобильных телефонах, флуоресцентных лампах и других высокотехнологичных изделиях. В феврале этого года Китай ввел новые правила, целью которых является обеспечение более безопасного и не наносящего вреда окружающей среде процесса получения редкоземельных металлов. Среди прочего были введены экспортные квоты. Кроме того, с 1 апреля в Китае также повышены налоги на добычу и производство редкоземельных металлов. Если раньше компании платили менее 50 центов с килограмма очищенного продукта, как за большинство других цветных металлов, то теперь налог составляет 8 долларов на каждый килограмм. Непосредственными последствиями введения новых правил стали дефицит на рынке редкоземельных металлов и резкий скачок цен на них.
Япония и Соединенные Штаты, крупнейшие импортеры редкоземельных металлов, выразили свою обеспокоенность политикой Китая по этому вопросу. В ответ Генеральный секретарь Китайского общества редкоземельных металлов Лин Дунлу (Lin Donglu) заявил: «Китай проводит модернизацию промышленности, производящей редкоземельные металлы, учитывая необходимость защиты окружающей среды, китайской промышленности и другие соображения. Экспорт редкоземельных металлов определенно должен быть сокращен».
Чтобы сгладить последствия дефицита, Соединенные Штаты и Австралия возобновили работу закрытых ранее горных производств, Канада и Бразилия также планируют увеличить объем добычи редкоземельных металлов.
Это сырье чрезвычайно важно для производства климатического оборудования, которое широко используется при производстве инверторных кондиционеров. Поэтому рост цен на редкоземельные металлы будет весьма чувствителен для всей отрасли.
Японские компании надеялись найти выход за счет повторного использования металлов из утилизированного электронного оборудования, а также за счет добычи и производства этих материалов во Вьетнаме, но столкнулись с серьезными трудностями.
Рост цены на редкоземельные металлы повысит себестоимость инверторных компрессоров на 30 %, что составит по меньшей мере 100 юаней (около 15 долларов) на каждый компрессор.
В то же время, по оценкам экспертов, производители климатического оборудования имеют значительный запас редкоземельных металлов, закупленных еще до скачка цен. Таким образом, рост цен отразится на производстве климатического оборудования только через некоторое время.
В последнее время в Китае благодаря правительственной политике уменьшился разрыв цен между инверторными и неинверторными кондиционерами. Ведущие производители климатического оборудования открыли новые фабрики и производственные линии по выпуску инверторных кондиционеров, продвижению инверторных моделей уделяют большое внимание сетевые магазины. Однако эксперты считают, что скачок цен на редкоземельные металлы однозначно негативно скажется на продажах инверторных кондиционеров и на темпах роста климатического рынка в целом.
По материалам
Продажу заправленных сплит-систем предлагают запретить
Европейская ассоциация подрядчиков (AREA) выступила с предложением запретить продажу заправленных сплит-систем клиентам, не имеющим разрешения на работу с фторсодержащими газами. Правительства Франции и Германии, а также большинство крупных производителей климатического оборудования поддерживают эту инициативу. Если данное предложение будет принято, то под запрет попадут предварительно заправленные хладагентами системы с самогерметизирующимися соединениями, специально разработанные для установки по принципу «сделай сам». Считается, что эти системы представляют опасность при неквалифицированной установке.
По материалам
В Великобритании уже нельзя работать с фторуглеродами без сертификата
Начиная с июля этого года в Великобритании все, кто имеет дело с хладагентами (производители оборудования, подрядчики, инженеры по обслуживанию), должны иметь сертификат, подтверждающий квалификацию в соответствии с новым Регламентом по фторсодержащим газам. Эти требования распространяются как на компании, так и на частных специалистов. Основная цель нововведения — сократить риски утечек и обеспечить лучший контроль поставок, хранения и распределения хладагентов.
Оценить ход процесса сертификации пока достаточно сложно. Многие продолжают работать по уже недействительным временным сертификатам. Относительно низка также осведомленность клиентов о том, что они должны нанимать для работы с холодильным и климатическим оборудованием только сертифицированных специалистов. Сегодня в Великобритании насчитывается более 5 тысяч компаний, работающих на рынке бытовых кондиционеров.
Во Франции начиная с 2009 года к нарушителям подобного Регламента применяются достаточно жесткие меры, вплоть до тюремного заключения.
По материалам
СОВМЕСТНОЕ ЗАЯВЛЕНИЕ EURAMMON И IIAR
В октябре 2011 года Международный институт аммиачных систем охлаждения (IIAR) и Европейская инициатива по использованию природных хладагентов (Eurammon) выступили с совместным заявлением, озаглавленным «Приверженность природным хладагентам во имя создания экологически чистых и энергетически эффективных технологий охлаждения и кондиционирования».
В документе, в частности, говорится: «Eurammon и IIAR стремятся содействовать продвижению и более широкому использованию аммиака, углекислого газа и других природных хладагентов. Организации придерживаются принципа социальной ответственности и экологического подхода в промышленной политике, поддерживают использование экологически чистых и энергосберегающих технологий и менеджмента. Природные хладагенты имеют нулевой потенциал разрушения озона (ОРП) и нулевой (аммиак) или пренебрежимо малый потенциал глобального потепления (ПГП). Их применение также оправданно с финансовой точки зрения. Эти хладагенты дешевы и доступны в больших количествах. Из-за высокой эффективности они положительно влияют на снижение эксплуатационной стоимости систем, в которых они используются. Кроме того, они имеют низкую стоимость утилизации по истечении срока службы оборудования.
Eurammon и IIAR выступают за широкое распространение технологических решений по использованию природных хладагентов. Они выступают как своего рода информационная платформа, предоставляют обширные материалы, организуют обучение и оказывают консультационные услуги. Eurammon и IIAR оказывают поддержку пользователям и производителям оборудования, работают как с представителями бизнеса, так и с политиками.
Технологические решения с применением природных хладагентов доказали свою экологичность, экономичность и эффективность. Они применяются в том числе в холодильном оборудовании, кондиционировании зданий, в пищевой промышленности, в спортивных сооружениях и центрах досуга, в химической и фармацевтической промышленности, в автомобильной отрасли».
По материалам Eurammon и IIAR
