Бурное строительство с применением энергосберегающих технологий идет сегодня в Краснодарском крае. Развитие туристической сферы требует строительства новых современных гостиничных комплексов, ресторанов, центров развлечения. Притом, например, сам Краснодар изначально — город низкоэтажной застройки с соответствующими коммуникациями. Поэтому перед строителями стоит много серьезных проблем, связанных с отоплением и ограничениями в поставке электроэнергии. А события начала февраля этого года показали, что даже в южных областях нашей страны температура может опускаться ниже –25°С, а энергопотребление в эти периоды возрастать в несколько раз. Один из наиболее интересных проектов, уже завершенных в Краснодарском крае — реконструкция сельской школы в г. Усть-Лабинске. Реконструкция была проведена при поддержке одного из крупнейших российских холдингов. Перед инженерами стояла задача обеспечить максимальный комфорт пребывания учеников, применяя самые передовые технологии и оборудование. При этом вторым важным направлением работы являлось общее снижение затрат на эксплуатацию нового оборудования: для школы, финансируемой из бюджета, снижение затрат на отопление и электроснабжение — более, чем актуальный вопрос. Эта школа стала первой в Краснодарском крае, где была внедрена центральная климатическая система. С одной стороны, выбор системы был достаточно непростой задачей. Слишком много требований: четкое соответствие санитарным нормам, принятым для образовательных учреждений, высокий уровень комфорта, низкий уровень шума, минимальное энергопотребление. Однако выбор технологии был сделан относительно быстро — в этой области конкурентов у теплонасосного оборудования практически нет. Таким образом, было принято решение об установке в школе кольцевой теплонасосной системы с использованием оборудования ClimateMaster. Этот проект интересен нам, прежде всего, с точки зрения итоговых результатов и цифр экономии, полученной после внедрения системы. Учитывая российскую специфику и стоимость энергоносителей, чуть ниже мы оценим эффективность тепловых насосов, в т.ч. с геотермальным контуром. Климат Фактически, работа геотермальной теплонасосной системы зависит от наличия низкопотенциального источника тепла с температурой не ниже –4°С. Этой температуры достаточно, чтобы поддерживать в помещениях температуру, комфортную для жизни человека. Напомним кратко принцип работы геотермальной системы. Кольцевой контур, проложенный под землей или на дне водоема, переносит с помощью циркулирующей в нем воды (воды с добавлением антифриза) тепло к тепловому насосу. Тепловой насос с помощью компрессора доводит температуру теплоносителя до необходимых 50–55°С. Дальше это тепло различными путями может передаваться в здание для отопления. По тому же принципу, только в обратном порядке производится сброс тепла из здания при кондиционировании. Поэтому на работу геотермальной системы российский климат не оказывает влияния. Главное при проектировке учесть все теплопотери и общую энергоэффективность здания, а также соответствие установленного оборудования потребностям в обогреве. В качестве примера хотелось бы рассмотреть использование геотермальной теплонасосной системы в малом строительстве. Этот проект особенно интересен тем, что, во-первых, энергосберегающие технологии для коттеджного строительства являются особенно актуальными на сегодняшний день, во-вторых, в данном проекте реализована полная автономность энергосистемы здания. Итак, речь идет о двух-этажном коттедже площадью 200 м2, построенном в подмосковном Чехове. В процессе проектировки инженеры столкнулись с рядом проблем, главной из которых было нестабильное и лимитированное электроснабжение. Для решения этой задачи инженеры решили установить автономный источник электроснабжения. Выбор был сделан в пользу альтернативного источника — на участке была установлена солнечная батарея площадью 27 м2и общей мощностью 3,5 кВт/ч. Установленные батареи аккумулируют электроэнергию в дневное время и подают ее в систему в часы пиковых нагрузок, стабилизируя работу. Дальше встала задача организовать отопление, учитывая, что в среднем на каждые 10 м2площади дома необходимо 1 кВт/ч тепловой мощности оборудования. И вновь единственным разумным решением стало применение геотермальных тепловых насосов. Под землю на прилегающем к коттеджу участке на глубину 2 м был заложен контур протяженностью 800 м. Потребляемая мощность установленного ТНУ составила 3 кВт/ч — учитывая высокий коэффициент преобразования энергии, этого насоса должно хватить для эффективного отопления дома с такой площадью. Таким образом, используя два вида дармовой энергии (энергию солнца и саккумулированную энергию земли), была построена полностью автономная система, обеспечивающая должный уровень комфорта и снижающая до минимального уровня эксплуатационные расходы на содержание здания. Специфика эксплуатации и монтажа. Специфической особенностью работы геотермальных тепловых насосов является рентабельность их работы. Классическая кольцевая и геотермальная системы способны себя окупать за счет резкого снижения затрат на отопление здания. В случае с кольцевой системой функционирования ТНС становится рентабельным в том случае, если внутри здания имеется достаточное количество источников низкопотенциального тепла – сточные воды, кухни и холодильные установки, прачечные. В случае с геотермальной системой рентабельность заложена в самой системе вне зависимости от условий эксплуатации. Конечно, срок окупаемости очень большой – 12-15 лет, однако в случае с другими видами климатического оборудования ни о какой окупаемости в принципе речи не идет. Более того, требуются дополнительные капитальные затраты, обусловленные трудностями при монтаже. Например, в случае с ситемами типа «чиллер-фанкойл» или VAV, приходится обращать ососбое внимание на инфраструктуру (коммуникации климатической системы). Для четырехтрубных систем, конкурирующих с кольцевой теплонасосной системой, необходима серьезная теплоизоляция труб воздуховодов, а VAV-системы требуют полной герметичности трубопроводов в связи с тем, что жидкости, циркулирующие в контуре, небезопасны для человека. А вот в случае с ТНС особого внимания требует сам тепловой насос. Это не просто теплообменник, а отдельный компрессорный агрегат со своим фреоновым контуром. Коммуникации же кольцевой теплонасосной системы не требуют особого внимания, а следовательно, и дополнительных эксплуатационных затрат. В контур закачивается обычная подготовленная вода, которая не требует замены в течение всего срока эксплуатации оборудования. Важной особенностью кольцевой теплонасосной системы является ее децентрализация. У системы нет единого центра поломок, нет центра, отвечающего за функционирование системы в различных режимах. Выход из строя одного из насосов не ведет к отключению всей системы, как это происходит в случае с «чиллер–фанкойл» системой, например. Кондиционирование и нагрев воздуха производится в одном чиллере или фанкойле, и выход из строя этого крупного агрегата может привести к остановке всей системы. Поэтому при эксплуатации кольцевой теплонасосной системы плановые ремонты и обслуживание оборудования можно растягивать во времени, не отключая всю систему целиком. Это отражается и на процессе внепланового ремонта. Замена теплового насоса может быть произведена за дватри часа, т.к. тут нет громоздких агрегатов. Это одна из положительных характеристик кольцевой системы. Геотермальный насос устанавливается, например, в подвальном помещении, а позонные тепловые насосы —непосредственно в помещении, где требуется отопление или кондиционирование, над фальшпотолками, под обшивкой стен. Сам агрегат звукоизолирован, но естественно, отдельный компрессор в каждой комнате может повышать общий уровень шума. Поэтому следует внимательнее относиться к шумовым характеристикам теплового насоса, который устанавливается. Другой специфической особенностью ТНС является способность к быстрому расширению системы. Подключение к контуру возможно влюбой момент времени в том случае, если это не влияет кардинально на тепловой баланс и мощности геотермального насоса достаточно. Необходимо всегда помнить, что температура в контуре должна укладываться в рамки 18–35°С. Соответственно, мощностей геотермального насоса должно хватать для сброса избыточного тепла и дополнительного нагрева. В процессе обслуживания тепловых насосов придется также столкнуться со своей спецификой. Формат и стоимость обслуживания тепловых насосов ничем не отличается от обслуживания любой другой системы центрального кондиционирования или воздушного отопления. Но важно учитывать то, что каждый тепловой насос является отдельной «холодильной» установкой. Несмотря на то, что надежность тепловых насосов достаточно высокая, поломка теплового насоса может грозить большими затратами на ремонт или замену теплового насоса. Трудоемкость и расходы на обслуживание «чиллер–фанкойл» систем и ТНС практически одинаковы. Для содержания масштабной кольцевой системы, где установлены 200–400 тепловых насосов, достаточно иметь в штате двух инженеров по климатическому оборудованию. Как и в любом оборудовании чаще всего замены требуют подвижные элементы — вентиляторы, задвижки, а также термостаты, регулирующие работу каждого из тепловых насосов и системы в целом. Электроника обычно в работе системы тепловых насосов не принимает участие, она используется только при интеграции климатической системы в общей комплекс управления зданием. Работа системы регулируется с помощью обычных термостатов, которые отслеживают температуру воздуха в помещении и кольцевом контуре. Особенность эксплуатации тепловых насосов в российских условиях заключается в том, что существуют сложности с поставкой комплектующих и запчастей. Это временные трудности, связанные с малой распространенностью данного типа оборудования. Пока производителям не имеет смысла создавать в России склады — все необходимое поставляется под заказ напрямую из США или Европы, соответственно, возникают сложности с таможенным оформлением и сроками поставки. Но здесь важную роль играетнеприхотливость большинства тепловых насосов, в т.ч. геотермальных. Инженеры говорят, что для восстановления работоспособности и ремонта можно без проблем использовать комплектующие других производителей или даже подходящие российские узлы и запасные части. Есть примеры, когда в американский тепловой насос ClimateMaster во время ремонта был установлен белорусский компрессор и все отлично продолжает работать уже несколько лет. Проблемы с поставкой комплектующих будут постепенно решаться, по мере распространения тепловых насосов на территории России. Экономия Но вернемся к описанному вначале проекту школы в Усть-Лабинске. На этом примере можно оценить экономические преимущества работы теплонасосной системы. Эти преимущества сейчас— главный аргумент в пользу тепловых насосов. Капитальные затраты на установку кольцевой системы, в общем-то, сравнимы с любой другой системой воздушного отопления. Однако за счет энергосбережения и высокого коэффициента преобразования энергии эксплуатация теплонасосной системы дает значительную экономию. В случае со школой были получены следующие результаты: после установки тепловых насосов потребление тепловой энергии из теплоцентрали города снизилось на 54% при увеличении отапливаемой площади школы на 20%! Соответственно в абсолютных показателях вдвое снизились и затраты на отопление. Учитывая, что рост стоимости на энергоносители будет происходить значительными темпами, подобный уровень экономии становиться очень кстати. Таким образом, нет особой специфики применения геотермальных тепловых насосов именно в российских условиях, за исключением малого распространения этого оборудования. Климат и формальные ограничения фактически никак не влияют на процесс внедрения теплонасосных систем в нашей стране. Практика показывает, что применение тепловых насосов позволяет достичь высоких результатов в плане энергосбережения и общей эффективности, следует лишь учитывать, что при внедрении ТНС придется уделить особое внимание проектировке и тепловым расчетам.