При проектировании инженерных сетей сегодня все больше внимания уделяется снижению энергозатрат. Приоритет отдается комплексным проектам, в которых используются возобновляемые источники энергии. При этом исключается применение неэффективных материалов и компонентов, тепловые потери сводятся к минимуму, уменьшается количество вредных выбросов. Используется оборудование, обладающее определенной универсальностью, высокой энергоэффективностью и низкой эмиссией СО2, способное стабильно работать в любых погодных условиях. Такое, как многофункциональные агрегаты Thermocold. Производитель выпускает специальные модификации тепловых насосов серии DUO, которые можно эксплуатировать при уличной температуре до -40 °С.
Преимущества и недостатки технологии тепловых насосов
Тепловые насосы, использующиеся для производства горячей воды, имеют ряд преимуществ перед традиционными бойлерами: высокий СОР, возможность применения в местах, куда не подведен газ, универсальность (загрузка зимой и летом), использование суточных тарифов на электроэнергию, работа с возобновляемыми источниками энергии (тепло воздуха, геотермальная энергия), отсутствие открытого огня и специального теплообменника.
 |
| Рис. 1. Термодинамический каскадный цикл теплового насоса на диаграмме «давление-энтальпия при нагреве зимой» |
Однако зимой, при снижении наружной температуры, у обычных тепловых насосов уменьшается теплопроизводительность. Для получения необходимой тепловой мощности приходится использовать переразмеренный агрегат, а это означает увеличение его стоимости. К другим недостаткам традиционных тепловых насосов следует отнести высокие механические нагрузки при большой разнице температур нагрева воды и воздуха на улице, ограничение максимальной температуры нагрева воды, потребность в буферном баке при пиковых нагрузках.
Двухступенчатый многофункциональный агрегат
В традиционном тепловом насосе невозможно получить температуру воды выше 65 °C, для достижения температуры 80 °C теоретически потребуются степень сжатия около 7 и температура газа (R134a) около 140 °C. Вышеприведенные условия невыполнимы на существующих компонентах, а кроме того, проявляются такие отрицательные эффекты, как проблемы смазки, ненормально высокие нагрузки на компрессоры, очень низкая эффективность. Единственное практически осуществимое решение — каскадно разделить температурную разницу. Использование двух циклов с разными фреонами позволяет получить наилучшие показатели в сочетании с широкими возможностями.
На рис. 1 представлен запатентованный каскадный цикл в агрегате DUO компании Thermocold.
Цикл низкого давления работает на фреоне R410А, а высокого — на R134а. При зимнем нагреве с низкими наружными температурами получаются хорошие показатели на фреоне R410А, а R134а отлично подходит для работы при высоких температурах.
Ступени высокого и низкого давлений двухступенчатого цикла имеют степени сжатия от 2.5 до 3.2. Механические нагрузки компрессора прямо пропорциональны степени сжатия. По результатам различных тестирований и испытаний средний ресурс компрессоров при стандартных условиях работы составляет 40 000 часов. Средний ресурс компрессоров в двухступенчатом цикле составляет около 60 000 часов.
Новые возможности
 |
| Рис. 2. Теплопроизводительность стандартного теплового насоса и чиллера DUO компании Thermocold |
Многофункциональный агрегат DUO компании Thermocold обеспечивает отопление зимой, охлаждение летом и получение горячей воды до 80 °C в любое время года. Агрегат имеет постоянную теплопроизводительность при температуре наружного воздуха вплоть до –20 °C (рис. 2).
Таких превосходных показателей удалось достичь благодаря применению передового контроллера. Он управляет комплексом холодильных циклов, используя инверторные технологии, и позволяет задавать различные температуры по горячей воде. Инверторная технология обеспечивает максимальную эффективность, большую, чем у традиционных тепловых насосов. Облегчается пуск агрегата после продолжительного простоя зимой или очень низкой температуры воды.
Для агрегатов DUO разработана и запатентована система оттайки (Digital Defrost System). Этот режим управляется контроллером, минимизируя количество реверсивных циклов в режиме нагрева. Система Digital Defrost саморегулируемая и способна предотвратить обмерзание теплообменника: цикл оттайки включается только в случае реального обмерзания теплообменника. Контроллер, изменяя частоту управления инверторным компрессором в соответствии с наружной температурой, поддерживает температуру испарения выше граничных условий обмерзания. Таким образом уменьшается количество циклов оттайки, которая является негативным явлением, снижая эффективность стандартного теплового насоса.
 |
| Рис. 3. Четырехтрубная система двухкаскадной системы DUO |
Для получения наиболее комфортных условий и минимизации энергопотребления система контроля имеет функцию DSP (Dynamic Set Point) — динамическое изменение заданного значения. Эта функция позволяет поддерживать разницу между внутренней и наружной температурами. Многофункциональные агрегаты DUO могут поставляться в версиях моноблок и сплит. Исполнение в виде сплит-системы дает возможность отказаться от использования гликоля, поскольку блок с высоким давлением располагается внутри здания и межблочные соединения выполняются фреоновыми трубами. Четырехтрубная система позволяет обеспечить одновременно нагрев и охлаждение, оптимизируя энергопотребление при непостоянной тепловой нагрузке (рис. 3).
Четырехтрубные тепловые насосы представлены в трех сериях и защищены международными патентами. Модели серии DUO Light на инверторных спиральных компрессорах выполняются в четырех типоразмерах теплопроизводительностью 6–46 кВт. Серия DUO Heavy на спиральных компрессорах имеет теплопроизводительность 53–93 кВт. Теплопроизводительность DUO Power на инверторных винтовых компрессорах составляет 250–420 кВт. Агрегаты DUO Light и DUO Heavy возможны в моноблочном или сплитовом исполнении. В этих агрегатах широко применяются инверторные технологии управления компрессорами, вентиляторами и насосами, которые также значительно снижают пусковые токи.
Официальный дистрибьютор оборудования Thermocold в России — группа компаний «АЯК» (www.jac.ru, www.thermocold-russia.ru).
А. И. Карякин,
технический директор
ГК «АЯК» по промышленному оборудованию
