Тепловой насос KAYKORA OY (Финляндия) и NIBE (Швеция).

Отопление от тепловых насосов — это не только инновации в отрасли, а качественно новый шаг в развитии эффективных систем отопления для тех, кто ценит и поддерживает экологию страны.

Тепловой насос забирает тепловую энергию солнца и использует ее для отопления и нагрева воды.

Затраты на приобретение и установку теплового насоса считаются достаточно высокими. После повышения цен на энергию тепловыми насосами заметно заинтересовались и они стали более популярны в последнее время в качестве систем отопления как в новых домах, так и на объектах реконструкций. Причина кроется в том, что тепловым насосом возможно снизить расход первичной энергии (например, электричество, дизель), а в дальнейшем и уменьшить потребность в отоплении, например, при использовании твердого топлива. Эффективность тепловых насосов выражается теплoвым коэффициентом (СОР). На величину коэффициента влияют источник тепла и тип насоса.

В широком модельном ряду тепловых насосов JAMA компании KAUKORA OY обязательно найдется подходящее Вам решение. В модельный ряд входят геотермальные тепловой (JAMA Star и Star RST), тепловые нaсосы воздух-вода (JAMA Moon) и тепловые нaсосы воздух-воздух (JAMA Jupiter, Mars и Saturnus).

Отопление тепловым насосом – природное тепло для вашего дома.

Тепловой насос — отопление, которому не будет альтернативы в будущем.

Тепловые насосы – новое слово в старой, как мир, проблеме домашнего отопления. В Европе все большее число владельцев загородных домов обращается к альтернативным способам обогрева жилья. В качестве источника тепловой энергии нередко используется геотермальный насос, аккумулирующий тепло из земли. В отличие от других отопительных систем, работающих на газе, электроэнергии или твердом топливе, применение теплового насоса позволяет не только повысить эффективность обогрева, но и снижает зависимость от таких внешних факторов как проектирование дополнительного помещения (для котельной) или эксплуатация с обязательной профилактикой для газовых котлов. Современное производство тепловых насосов включает в себя полный природный цикл: земля – воздух, вода-воздух, воздух – вода, воздух – воздух, вода – вода.

Принцип теплового насоса

Не представляет особой сложности, поскольку тепловые насосы работают по принципу сбора тепла из воды, грунта или воздуха, сжатия его и последующей передачи в отопительные системы здания. Вне зависимости от того, откуда поступает энергия, необходимая для обогрева дома, монтаж теплового насоса подразумевает обязательное использование труб с незамерзающей жидкостью. «Хладоген» собирает из своего ближайшего окружения всю возможную тепловую мощность, передает ее в тепловой насос, после чего снова приступает к сбору тепла. Так работает и геотермальный, и воздушный, и водяной тепловой насос. Разница между ними будет лишь в том, что водяные тепловые насосы будут извлекать энергию из воды, в то время как воздушные – из окружающих их теплых потоков воздуха. С точки зрения эксплуатационной характеристики, тепловые насосы – многофункциональны: зимой их установка позволяет обогреть дом, летом – остудить помещения, используя их как кондиционер. Тепловой насос на частной территории можно использовать и для бассейна, как отличный подогреватель воды.

Стоимость теплового насоса берет в расчет не только его характер (промышленный или частный), но и степень известности фирмы-изготовителя, поставляющей это устройство на рыночный форум. Как показывает практика: при выборе теплового насоса лучше не скупиться, поскольку для обогрева дома нужны не самодельные, а изготовленные по высшему разряду устройства, продажа которых осуществляется давно работающими на рынке компаниями. Оптимальным вариантом применения тепловых насосов является потребность обогрева жилых помещений, общей площадью в 300 кв. метров и выше. В противном случае финансовые затраты просто не окупятся. Стоимость тепловых насосов в настоящее время достаточно высока, но это не повод для отказа от такого инновационного устройства. В наше время купить тепловой насос – это то же самое, что вложиться в свое будущее: стабильное, теплое, экономичное. Крупные города, такие как Москва, давно уже держат курс на проживание в частном областном секторе, а там такой обогрев будет, ой, как выгоден. И пусть схемы и стоимость работы других производителей тепловой энергии пока еще более привычны, и предпочтения тепловым насосам отдают не так часто по сравнению с последними, они все равно не выдерживают.

Работа теплового насоса или как все это происходит на самом деле?

Расчет и схема теплового насоса могут быть разными, нокакая бы схема подключения теплового насоса не использовалась в обогреве помещения, можно с уверенностью сказать, что мы имеем дело с новым альтернативным способом получения энергии из естественного тепла, выделяемого окружающей нас природой. К примеру, геотермальный тепловой насос – это изначальная скважина, в которую для извлечения грунтового тепла вводятся специальные трубы. Текущая по ним жидкость вбирает в себя окружающую энергию и отдает ее во внутренний контур устройства. Здесь при низком давлении и температуре (5°С) происходит превращение жидкости в газ, последний поступает в компрессор, где под воздействием высокого давления и температуры происходит тепловой обмен между горячим газом и теплоносителем, связанным с трубопроводной системой дома. Отдав свое тепло зданию, газ охлаждается, превращается в жидкость и отправляется за новой порцией домашнего тепла.

Отопление с тепловыми насосами

Тепловые насосы являются современным и энергоэффективным оборудованием для отопления и охлаждения. В зависимости от типа теплового насоса, тепло может трансформироваться или из энергии, накапливаемой в недрах земли (геотермальный тепловой насос) или из наружного воздуха (тепловой насос воздух-вода). Тепловые насосы могут также вырабатывать холод в летнее время.

Инвестиционные расходы на тепловой насос считаются зачастую довольно высокими. Однако при росте цен на энергоносители тепловые насосы последние годы все более популярны как в новых домах, так и на объектах реконструкций. Они экономят расходы на первичную энергию (например электроэнергия или дизтопливо) и уменьшают потребность в отоплении например в системах с твердотопливными котлами.

Принцип действия тепловых насосов одинаков в независимости от типа насосов. Циркулирующий во внутреннем контуре теплового насоса хладагент поглощает тепловую энергию из внешнего контура (недра земли или воздух) через теплообменник-испаритель. Благодаря поглощенной энергии и низкой температуре кипения хладагент испаряется и его температура увеличивается. Сердцем системы теплового насоса является компрессор. В компрессоре температура находящегося в состоянии пара хладагента существенно увеличивается, и выходящий из него горячий газ отдает свою энергию через теплообменник-конденсатор как в систему отопления на водяной циркуляции (теплый пол или радиаторы), так и контур гвс.

В Финляндии последние годы наблюдается сильный рост продаж тепловых насосов воздух-вода по сравнению с геотермальными тепловыми насосами.

Jäspi тепловые насосы воздух-вода

Тепловые насосы воздух-вода перемещают энергию наружного воздуха в систему отопления на водяной циркуляции (теплый пол или радиаторы) и контур гвс в доме. Тепловые насосы воздух-вода являются энергоэффективными решениями как для новых домов, так и для объектов реконструкций. Серьезное преимущество тепловых насосов воздух-вода — инвестиционные расходы на них, которые ощутимо меньше, чем на геотермальные тепловые насосы. К примеру при закупке оборудования с тепловым насосом воздух-вода не требуется зачастую довольно дорогого бурения скважины .

Лучше всего тепловой насос воздух-вода подходит в новые дома с отапливаемой площадью 100-170 м². На объектах реконструкций он может или полностью заменить уже существующую форму энергии, или быть подключенным параллельно ей. Дополнительно у тепловых насосов воздух-вода есть превосходный козырь по сравнению с другими типами тепловых насосов: При желании с их помощью можно действительно удобно и легко обеспечить охлаждение на объекте в летнее время.

В ассортименте Jäspi тепловых насосов воздух-вода отличным выбором является или системное решение Jäspi Tehowatti Air или комплект Jäspi Basic, который подключается на объекте к уже находящейся в эксплуатации системе (например к электрокотлу или дизельному/газовому котлу).

Широкая комплектация поставки упрощает монтаж на объекте. Высококачественные компоненты системы, разработанные для суровых северных условий, просты в эксплуатации и обслуживании и обеспечивают хорошую энергоэкономию.

Jämä геотермальные тепловые насосы

Геотермальные тепловые насосы получают энергию из грунта, скальных пород или воды. Эта накапливаемая в грунте, скальных породах или воде энергия солнечной инсоляции является чистой и бесплатной. Выбор геотермального теплового насоса — это экологичное решение сейчас и инвестиция в чистое будущее.

Геотермальные тепловые насосы особенно подходят для объектов с большой потребностью в тепле. В новых зданиях они наиболее успешно применяются для площадей более 160 м², как в частных домах, так и таунхаусах, многоэтажных домах и на промышленных объектах. На объектах реконструкций геотермальные тепловые насосы являются энергоэффективным методом заменить старую, потребляющую много энергии форму отопления.

Jämä-геотермальные тепловые насосы оснащены эффективными компрессорами и лучшими в этой области компонентами. Благодаря этому коэффициент тепловой трансформации (СОР) у модельного ряда Jämä Star даже 5,03 (вырабатывает в пять раз больше тепловой энергии чем потребляет электроэнергии). Дополнительно к этому они имеют стильный дизайн, практически бесшумны в работе и компактны.

Опыт Финляндии и препятствия внедрению тепловых насосов большой мощности в России

На рынке возобновляемых источников энергии Финляндии активно внедряются и эксплуатируются тепловые насосы большой мощности. Многие российские специалисты и эксперты отрасли тепловых насосов считают (рынок у нас пока «молодой»), что и в России успешно существует и развивается сегмент мирового рынка больших тепловых насосов. К сожалению, с этим вряд ли можно согласиться, однако с каждым днём данная тема становится всё более актуальной. Подтверждением этому является и конференция «Тепловые насосы большой мощности: внедрение и эксплуатация», которая прошла в Москве и была организована журналом С.О.К. в рамках выставки Aqua-Therm Moscow 2016.

Рынок тепловых насосов в России развивается пока хаотично, до сих пор нет никаких условно общих правил игры и эффективного регулирования. При этом я ни в коем случае не говорю о государственном регулировании, так как мировая практика показывает, что подобный опыт не всегда приводит к положительным результатам, более эффективной является практика государственного стимулирования. Например, в Финляндии существует государственное стимулирование отрасли, принятие и постоянное повышение экологических нормативов в разных отраслях экономики, а также контроль их исполнения вместе с применением льгот для потребителей ВИЭ.

Отрасль регулирует себя сама, в том числе через такие общественные организации, как ассоциации — союзы участников рынка. Финская ассоциация тепловых насосов SULPU, например, поддерживает оптимальную среду для профессиональной и эффективной работы компаний в области тепловых насосов, следит за экономическим развитием и законодательством в указанной области, консультирует своих членов в вопросах профессиональной этики, в том числе путём организации встреч, конференций, обучающих курсов и т.п., создаёт общее видение и стратегию его реализации, занимается сбором и анализом статистических данных, которые потом используются как самими участниками рынка, так и правительством страны при принятии тех или иных решений для стимулирования развития этой отрасли.

В Финляндии существует государственное стимулирование отрасли, принятие и постоянное повышение экологических нормативов в разных отраслях экономики, а также контроль их исполнения вместе с применением льгот для потребителей ВИЭ. Отрасль регулирует себя сама, в том числе через такие общественные организации, как ассоциации — союзы участников рынка

Что такое тепловой насос малой мощности, средней и большой? Ответить на этот вопрос лучше всего мы сможем только обратившись к мировому опыту (ниже приведена в качестве примера классификация финского рынка). Классификация тепловых насосов по признаку теплопроизводительности в Финляндии такова: бытовые (от 5 до 20 кВт); средние (от 20 до 600 кВт); большие тепловые насосы (от 1 МВт и выше).

При этом важно отметить одну особенность: средние тепловые насосы, как правило, это каскадные системы или тепловые насосы, которые состоят из большого количества компрессорных блоков малой мощности. Большие же насосы имеют в своём составе как правило один компрессор (чаще всего с двухступенчатым циклом), мощность которого не меньше 1 МВт и достигает в среднем мощности 25 МВт. Более того — такие насосы тоже могут работать в каскадной системе.

Рынок тепловых насосов России имеет схожую классификацию, однако, на мой взгляд, есть отличия и даже некоторая подмена понятий: бытовые (от 5 до 20 кВт); промышленные, они же и большие тепловые насосы (до 1 МВт); большие тепловые насосы — рынка нет.

Бытовой сегмент рынка у нас довольно упорядочен, а вот сегмент средних и больших тепловых насосов (ТН) в России пребывает в «смешанном» состоянии. Отчего же это происходит? Во-первых, у нас все ТН мощностью больше 20 кВт уже называются промышленными, а некоторыми специалистами — легко-коммерческими моделями. Во-вторых, каскад насосов средней мощности часто называют большими ТН. В-третьих, внедрённые бытовые ТН на общественно значимых объектах (таких, как учреждения образования, коммерческие предприятия и др.) у нас, как ни странно, часто приравниваются к средним и даже большим.

Ярким примером внедрения и эксплуатации ТН большой мощности в Финляндии является теплонасосная станция Katri Vala, которая располагается в скале под городом Хельсинки, где осуществляется рекуперация тепла городских сточных вод. Общая мощность станции составляет 150 МВт, из которых 90 МВт — вырабатываемое тепло, а 60 МВт — холод. Тепловая энергия этой станции покрывает до 10 % нужд центрального отопления и 40 % — центрального кондиционирования Хельсинки.

Проект реализовывался 15 лет (от стадии проектирования до стадии внедрения и начала эксплуатации). При этом инициатором проекта выступал муниципалитет вместе с ТЭК города Хельсинки и компанией Helsinki Energia. За время реализации им удалось заинтересовать почти весь крупный бизнес города и собрать 25 млн евро (именно столько было потрачено на этот уникальный проект). Важно отметить, что в этой сумме нет государственных денег и поддержки от Евросоюза, все средства — частные инвестиции бизнеса Финляндии, и именно его представители и стали потребителями энергии, вырабатываемой этой теплонасосной станцией. При этом окупаемость инвестиций именно в данном (первом) проекте такого уровня, была не очень привлекательна, так как в среднем окупаемость проекта в течение 10 лет в Финляндии считается нормой, а в случае со станцией Katri Vala она составляет 16 лет.

Другой пример внедрения ТН большой мощности переносит нас в древнюю столицу Финляндии город Турку, где располагается офис нашего финского подразделения Domap Oy. Здесь, на теплонасосной станции Kakola, мы видим ТН меньшей мощности, чем в городе Хельсинки — 42 МВт тепла и 28 МВт холода, в сумме — 70 МВт, но при этом существует программа развития и расширения мощности. Проект был выполнен в более короткие сроки: начало в 2004 году, старт и пусконаладка в 2009 году, установлены два больших тепловых насоса мощностью по 21 МВт каждый (из расчёта только выработки тепла — 42 МВт, без учёта холода).

При этом есть интересные данные по стоимости внедрения: первый большой ТН со всеми инфраструктурными работами стоил 15,5 млн евро, а второй, установленный только спустя четыре года (в 2013-м) стоил уже 7 млн евро, так как вся подготовительная работа на тот момент была уже выполнена. Проект Kakola имеет более высокие показатели окупаемости инвестиций — всего семь лет.

Как мы видим на примере Финляндии, ни один подобный проект не направлен только на выработку тепла: мировая практика показывает, что всегда в подобных проектах используется и второй продукт любого теплового насоса — холод. Основываясь на опыте нашей группы компаний, мы давно сделали вывод, что если в основу расчётов при внедрении тепловых насосов средней и большой мощности не принимать во внимание охлаждение, то сроки окупаемости инвестиций в данные проекты увеличиваются на величину, достигающую 30 %.

Поскольку у нас в России сегменты средних и больших ТН не имеют чёткого разграничения и градации, то, возможно, читателям будет интересен наш опыт использования средних тепловых насосов в гибридных системах отопления и вентиляции многоквартирных домов Финляндии. В стране уже давно действует так называемая программа «реконструкции ветхого жилья». Прежде всего, к такому жилью в Финляндии относят неэнергоэффективные объекты, на которых очень высока стоимость гигакалории центрального отопления, и которые требуют реконструкции систем отопления и вентиляции. До того, как наш партнёр завод Kaukora Oy разработал этот продукт, в Финляндии, как и в России, существовала общепринятая классификация источников низкопотенциального тепла для геотермальных ТН. Перечислю их все — скважина, горизонтальный коллектор, грунтовая или сточная вода, водоём. После разработки и успешного внедрения к себе на предприятии (один из заводов Kaukora Oy) и в нескольких многоквартирных домах мы и все инженеры финского рынка увидели другой потенциальный источник — вентиляцию, а точнее — механическую вытяжку воздуха предприятия и многоквартирных домов. На данный момент под этот продукт принята очень большая программа, и всё большее количество ТСЖ присоединяется к данной разработке. К сожалению, повторить этот опыт в России возможно только на новых объектах строительства и предприятиях, в старых же многоквартирных домах у нас отсутствует система механической вытяжки, поэтому в этих случаях требуется дополнительные мероприятия по установке вытяжных дефлекторов и вентиляционных каналов к ним, а также по регулировке вытяжки на объекте. В Финляндии же механическая вентиляция с рекуперацией тепла вентилируемого воздуха является национальной идеей на пути к здоровью нации и энергосбережению.

Поскольку у нас в России сегменты средних и больших ТН не имеют чёткого разграничения и градации, то, возможно, читателям будет интересен наш опыт использования средних тепловых насосов в гибридных системах отопления и вентиляции многоквартирных домов Финляндии

Подводя итог, хочу отметить вопросы, над которыми нам вместе предстоит работать на пути внедрения средних и больших ТН в России:

1. Назрела необходимость создания российской ассоциации тепловых насосов. При этом важно, чтобы она по-настоящему работала, а не служила инструментом спекуляции и наживы. Данная некоммерческая структура обязана иметь официальный статус, а теплонасосная отрасль должна быть признана государством. Допустимо, чтобы небольшие коммерческие организации имели бесплатное членство, а крупные компании (тем более производители, в том числе и зарубежные) в обязательном порядке были представлены на условиях уплаты членских взносов.

2. Необходимо внесение поправок в тарифное регулирование и повышение экологических норм на объектах недвижимости на уровне Правительства РФ.

3. Нужна классификация, сегментирование рынка в зависимости от технических характеристик оборудования, его мощности и стоимости. Улучшит ситуацию и лицензирование специалистов, занятых в сфере внедрения и эксплуатации средних и больших ТН.

4. Требуется развитие инфраструктуры городов, коммунальных сетей. ТЭК должен тесно взаимодействовать с владельцами источников низкопотенциального тепла, такими как водоканалы и другие предприятия. Для больших тепловых насосов надо развивать и инфраструктуру центрального кондиционирования.

И, конечно же, большим подспорьем станет активное участие всех нас — уже работающих на данном рынке компаний и специалистов — в деле формирования грамотного рынка, профессиональной этики, а также обеспечения высокопрофессиональных внедрений энергоэффективных и экологичных технологий.