VIESSMANN. Системы вентиляции

Владислав Сребняк, начальник технического отдела ООО «Вистар инжиниринг»:

— На конференции много говорили о том, как сохранить тепло в до-мах, а я расскажу, где нам взять это тепло. Прежде всего, пару слов о компа-нии.

Компания VIESSMANN основана в 1917 г. В 1975 г. она предложила рынку тепловые насосы и солнечные коллекторы. Основным продуктом ком-пании являются газовые жидкотопливные котлы и ее новации связаны имен-но с этим оборудованием.

В 1985 г. VIESSMANN изготовил и запатентовал первый теплообмен-ник из нержавеющей стали InoxCrossal. В 1990 г. выпущена горелка MatriX для сжигания газа, а в 1995-м — начато серийное изготовление настенных конденсационных котлов. В 2000 г. налажено производство телекоммуника-ционного модуля, который передает данные по управлению системами.

Сегодня VIESSMANN — это предприятие, которое имеет 16 заводов и располагает торговыми предприятиями и партнерами в 140 странах мира.

Программа поставок продукции

Источники энергии — практически все, какие можно использовать в отопительной технике: традиционные — газ, жидкое топливо, древесина, солнечная энергия и тепловая энергия окружающей среды (земля, воздух, солнце).

Ступени программы. Все наши продукты можно подразделить на три категории, в название которых входят цифровые значение, определяющие не мощность, как можно было бы подумать, а уровень продуктов.

Серия 100 Plus — базовые продукты с наиболее востребованными и известными характеристиками (например, настенный газовый двухконтур-ный котел, используемый в поквартирном отоплении).

Серия 200 Comfort — продукты с высокими техническими характери-стиками, которые можно отнести к самым высоким на рынке.

Серия 300 Exellent – HighTech — продукты, имеющие наивысшие тех-нические характеристики, патенты VIESSMANN.

Таким образом, наша программа поставок различается как по цене, так и по исполнению. Она предполагает оптимальные решения для любого бюд-жета и разных потребностей.

Спектр мощностей. Мы представляем отопительные системы мощно-стью от 1,5 до 20 000 кВт как для частных домов, так и для крупных про-мышленных объектов. Компания предлагает котельные установки на древес-ном топливе до 13 000 кВт и тепловые насосы мощностью от 3 до 358,4 кВт (большие промышленные насосы).

На конференции мы уже выслушали доклады специалистов о сущест-вующих строительных конструкциях, способах их утепления, о распределе-нии тепла. Я же расскажу, кто и как это тепло вырабатывает.

Источниками тепла могут быть различные агрегаты: тепловой насос, газовый котел, солнечный коллектор, которые можно применить на одном объекте, так как только комплексный подход обеспечит идеальное решение.

Устанавливая несколько разнонаправленных установок, важно, чтобы они работали совместно и согласованно, как в оркестре. Это будет систем-ным решением, увязывающим работу всех систем, и грамотно распределит функцию теплоснабжения.

Рекуперационные установки

Рекуперационные установки позволяют аккумулировать или улавли-вать при вентиляции тепло, которое уже есть в здании. Сейчас в домах дела-ется хорошее утепление и очень высокая изоляция с точки зрения проникно-вения воздуха. Но если сделать дом по принципу «термоса», то в нем воз-никнет плесень, грибок, затхлость. Поэтому вентиляция в энергоэффектив-ных домах выходит на одну из ведущих позиций.

Мы представляем установку VITOVENT 300 (рис. 1) — это высокого уровня установки квартирного уровня или для небольших домов. Существует три типа данных систем: на 180 м3, 300 м3 и 400 м3, которые могут обслужи-вать здания площадью, соответственно, 130 м2, 180 м2 и 230 м2.

Рис. 1

Что есть сегодня энергоэффективный или пассивный дом (рис. 2)?

Рис. 2

На рис. 2 представлено теплопотребление в год в различных вариантах зданий: от старой постройки до пассивного дома.

Рекуператор — это прямоугольная коробка, в которой есть набор эле-ментов, обеспечивающих его работу, к которой нужен пульт управления сис-темой рекуперации. Здесь есть несколько параметров: температура посту-пающего воздуха; температура, до которой воздух был нагрет; и температура удаляемого воздуха. Все эти компоненты должны быть сбалансированы. Од-на из задач рекуператора, помимо подачи нагретого воздуха, — защитить се-бя при нагреве и охлаждении воздуха, когда выделяется конденсат.

Способ применения рекуператора прост (рис. 3). По светлым каналам проходит удаляемый воздух из помещений, который имеет избыточную влажность (ванна, туалет) или избыточные теплопоступления (кухня), и пройдя через рекуператор, охлажденный воздух выводится.

Рис. 3

Весьма важен в системе нагретый воздух и наружный, который подает-ся в помещения, он должен быть с определенным содержанием СО2.

В рекуператоре четыре отверстия (рис. 4): входное и выходное для от-

работанного воздуха из помещений и входное и выходное для поступающего снаружи воздуха. Внутри рекуператора -патрубки, датчик, контролирующий рекуператор, набор фильтров воздуха входящего и выходящего и два венти-лятора.

Рис. 4

Рассмотрим систему подачи первичного воздуха. Если мы берем про-сто первичный окружающий воздух, то за счет того, что рекуператор не име-ет 100-процентной эффективности, мы будем терять тепло, удаляемое из по-мещения. В технической документации рекуператоров VITOVENT 300 напи-сано, что их эффективность 90%.

При поступлении наружного воздуха в различных вариантах мы можем предусматривать два вида преднагрева. Ставить на входной патрубок нагре-ватель или использовать гелеопреднагрев, когда поступающий воздух нагре-вается от земли (рекуператор подключаем к земляному зонду и делаем пред-нагрев).

Рассмотрим, как рассчитываются температуры входящего воздуха (рис. 5). Температура внутри помещения — 21°С, температура подаваемого воздуха — -5°С. Эффективность прибора — 90% (0,9). Рассчитываем по формуле и получаем температуру входящего воздуха после рекуператора 18,4°С.

Рис. 5

Получается, что такой рекуператор — весьма эффективное устройство для энергоэффективных и пассивных домов.

Тепловые насосы

Можно применять и рекуператоры, и тепловые насосы, которые ис-пользуют воду как первичный источник тепла. Тепловые насосы (рис. 6) имеют ряд преимуществ: удобство в обслуживании, выработка тепла без от-работанных газов (экологичность), не нужен склад топлива (уголь, жидкое топливо).

Рис. 6

При существующем эффективном котле на жидком топливе или газе существует возможность бивалентного режима: можно использовать в ка-честве основного теплогенератора тепловой насос, а когда его мощности не хватает, можно подключать любой источник (жидкотопливный котел или электрический). Грунт, грунтовая вода и воздух могут быть первичными ис-точниками (рис. 7).

Среди тепловых насосов компании превалируют аппараты серии 200 и

300. Есть у нас аппарат и серии 100, который сразу из воздуха греет хозяйст-венную воду.

Рис. 7

Тепловые насосы, для которых первичен грунт, называются рассол-вода. Внутри такого насоса циркулирует не вода, а специальный рас-сол (теплокор). Режим их работы моновалентный. Отрывается несколько скважин в зависимости от хладопроизводительности и тепловой мощности насоса. Делается скважинное поле, а в первичном контуре насоса циркулиру-ет рассол теплокор, который не замерзает при отрицательных температурах.

Насосы, для которых первична вода, называются вода-вода. При этом мы берем тепло воды и передаем воде же. Забор грунтовых вод происходит из глубинных скважин. Тепловой насос вода-вода может работать не обяза-тельно на грунтовых водах. Подойдет и вода из чистого водоема или очи-щенные сточные воды предприятия. Главное, чтобы не загрязнялся сам на-сос, для которого источник воды не важен.

Еще один вид насосов — воздух-вода. Использовать тепло воздуха можно до температур -5°С – -15°С. Здесь используется бивалентный режим работы, когда на замену воздуха при низких температурах можно использо-вать другой источник энергии. Воздух прогоняется через тепловой насос и нагревается теплоноситель, который идет на приготовление горячей воды.

VIESSMANN предлагает к тепловому насосу электронагревательную систему. Когда использование теплового насоса становится неэффективным,

система автоматически переходит на нагрев электрической энергией. Глав-ное условие при этом — правильно собрать всю систему изначально.

Рассмотрим принцип работы теплового насоса (рис. 8). В теплообмен-нике циркулирует рассол. Компрессор сжимает хладагент, который есть внутри теплового насоса. Во вторичном контуре за счет сжатия хладоносите-ля его температура повышается. Сжатый хладагент поступает в редукцион-ный клапан, где давление снижается, и при этом жидкость охлаждается.

Рис. 8

Температура теплового контура — 4,0°С. Хладагент показан на рисун-ке салатовым цветом, он поступает в первичный испаритель и с температу-рой -10°С догревается до -3°С, затем поступает в компрессор, который с 3,5 барр сжимает хладагент в паровой фазе до 24 барр, и получаем энергию 70°С, которую передаем теплоносителю. Охлажденный теплоноситель с тем же давлением 24 барр с температурой 42°С подаем в дроссельный клапан, где давление снижается до 3,5 барр.

Чем меньше перепад между первичным и вторичным контуром с точки зрения температуры и чем ниже параметр теплоносителя, тем эффективнее он работает.

Если теплоноситель имеет температуру ниже, то меньше теряется тепла в трубах. Второй эффект — сам агрегат, вырабатывающий тепло, работает на низких параметрах.

Принцип работы системы «Natural cooling» состоит в следующем (рис. 9). Зонд расположен в земле, расчетная температура которой приблизи-тельно 10°С. Нынешним же летом при температуре наружного воздуха+30°С этим теплоносителем можно было брать из зонда охлажденную воду и пода-вать ее, минуя тепловой насос, непосредственно в пластинчатый теплооб-менник. Дальше поток возвращается через тепловой насос, и мы подаем ох-лаждение в потолочную систему. Таким образом организуется естественное охлаждение в здании. Если мы охлаждаем воздух, то относительная влаж-ность повышается, поэтому система «Natural cooling» оборудуется датчика-ми влажности.

Рис. 9

Второй пример использования грунтового теплонасоса или насоса рас-сол-вода, когда мы выкладываем трубопровод в грунте змейкой (рис. 10). Для сухих глинистых грунтов теплоотдача от такого способа прокладки тру-бопровода составляет порядка 20-25 Вт/м2. Для такого типа укладки очень важна глубина — не менее 1,2 м (глубина промерзания), поэтому уложить трубопровод нужно на глубину 1,5 м.

Рис. 10

Мы должны устраивать скважины не так, как нам удобнее, а обязатель-но соблюдать шаг в 5 м минимальный, чтобы иметь теплосъем и получать инерцию от земли, чтобы передавать тепло.

Условно принимая, что мы можем получить 50 Вт с метра квадратного, можно рассчитать глубину заложения зонда (рис. 11).

Рис. 11

Зонд — это обыкновенные полиэтиленовые прошитые трубы разного диаметра. Обычно в каждую скважину делается две нитки, а к трубам при-паивается наконечник, который позволяет трубам развернуться. Если бурим водопроводную скважину, то нельзя, чтобы туда попадал грунт, поэтому нужно заполнить скважину бентонитовым составом (рис. 12), чтобы обеспе-чить идеальный контакт зонд-труба.

Рис. 12

Воздушный тепловой насос потребляет окружающий воздух. Чтобы получить тепло, нужно много воздуха, для чего применяется вентилятор, ко-торый производит много шума и вибрации. Потому тепловой насос делают снаружи здания. Если устраивать его внутри дома, то нужно делать его на виброосновании со звукозащитой (рис. 13) — сам тепловой насос, патрубок подвода и патрубок вывода.

Рис. 13

Солнечные коллекторы

С помощью солнечных коллекторов мы превращаем солнечную энер-гию в тепловую, которая будет нагревать жидкость для последующего нагре-ва хозпитьевой воды.

VIESSMANN также предлагает фотогальваничесие коллекторы, но по-ка у нас не будет нормативной базы, согласно которой можно продавать сол-нечную электроэнергию в государственную сеть, смысла в установке их в большом количестве не будет.

В солнечном излучении есть две составляющие, которые не имеют чет-ких границ: прямое излучении и рассеянное. В году их количество примерно равное: прямого излучения больше летом, а рассеянное преобладает в зимой. На этих особенностях излучения построен принцип действия коллекторов, предлагаемых VIESSMANN. У нас есть коллекторы серии 200 и 300.

Поступающую солнечную энергию можно разложить на несколько со-ставляющих (рис. 14):

А — поступающая энергия прямая и рассеянная;

В — отражение от стекла солнечного коллектора (наружного и внут-реннего);

С — то, что теряется в самом стекле;

D — отражение от поглотителя. Есть также термические потери:

F — теплопроводность материала коллектора; G — теплопроводность поглотителя;

H — конвекция в самом коллекторе.

Рис. 14

Исходя из типа, количества и мощности используемых коллекторов мы можем подобрать различные зоны эффективности, в зависимости от которых и выбирается тип коллектора.

Параметры, влияющие на эффективность коллектора:

наклон к горизонту — самый оптимальный угол — 45°С; если от этого градуса будем отступать, то будут потери;

ориентация по сторонам света — на юг более эффективно; распределение солнечной энергии в пределах года:

от мая до сентября можем использовать активно; в весенне-осенний период эпизодически;

зимой малоэффективно, поэтому для отопления использовать кол-лекторы не годится.

Коллекторы различаются по типам: плоские (рис. 15) и коллекторы из вакуумных трубок.

Рис. 15

Установка солнечного коллектора состоит из панелей, трубопровода, насосной станции, которая оборудована насосом, предохранительным и рас-ширительным клапанами, вентилем и термометром. Все это подключается к нагревателю. В данном случае применяется бивалентная установка с двумя источниками тепла: основным источником — газовым котлом и вспомога-тельным — солнечным коллектором. К нижнему змеевику подключается солнечный коллектор, и пока он греется, температура передается на котел, который не включается. Когда солнечный коллектор становится неэффек-тивным, то есть температура на коллекторе будет ниже чем на бойлере, то включится котел.

Рассмотрим, насколько эффективен солнечный коллектор. Хозяйствен-ная вода в зависимости от времени года поступает разной температуры. Зи-мой это 5°С, летом — 15°С. За отправную точку возьмем 10°С. Комфортное использование воды — примерно 45-50°С. Если от этого значения (45°С) от-нять среднее (10°С), то получим разницу 35°С. Если мы солнечным коллек-тором догреем поступившую воду хотя бы до 30°С, то расход газа сократится примерно до 60-70%, так как газом нам останется догреть воду еще только на 10°С. Так что в любом случае применение коллекторов оправданно.

Плоский коллектор VITOSOL 200-F (рис. 16) состоит из крышки из ге-лиевого стекла, корпуса коллектора, поглотителя, медной трубки под этим поглотителем, и с обратной стороны — теплоизоляционного мата из мине-рального волокна.

Рис. 16

Коллектор 200 имеет более простое стекло с отражением 4% и 4% и эффективностью 91%, а коллектор 300 содержит стекло с отражением 1,5% и 1,5% и эффективностью 96%.

Немаловажно при проектировании энергоэффективных и пассивных домов, чтобы дома с тенью не перекрывали друг друга, то есть их нужно строить на определенном расстоянии. Ориентировка дома в отношении сол-нечных коллекторов тоже немаловажна, поэтому нужно учитывать расстоя-ния между рядами домов, чтобы передний ряд зданий не перекрывал солнеч-ное освещение следующему ряду.

В солнечных вакуумных коллекторах поглотитель помещен в вакуум-ную трубку, то есть нет теплопотерь, как в случае с плоским коллектором. К тому же вакуумный коллектор представляет собой трубку, и нет возможно-сти сориентировать его строго на юг. Мы можем в отношении оси провер-нуть эту трубку, и расположение коллектора будет обращено на юго-восток или юго-запад, а поворотом трубки мы сориентируем коллектор непосредст-

венно в том направлении, которое нужно. В коллекторе 300 каждая трубка самодостаточна, и при разрушении одной из них вся система остается рабо-тоспособной.

Для Беларуси применение солнечных коллекторов актуально. Исходя из экономических расчетов, нужно останавливаться на применении газовых котлов конденсационных, которые дополнительно с обыкновенным исполь-зованием тепла параллельно используют тепло водяных паров.

////////////////////////////