Как подобрать теплотехническое оборудование по типу объектов?
Основным и важным фактором при определении типа объекта является разделение на две категории: расcматривается ли объект как новое здание или проводится его реконструкция.
Для первого варианта можно предлагать или закладывать в проект современные энергоэффективные низкотемпературные климатические системы, предусматривая их устройство и монтаж еще в процессе строительства.
Если проводятся работы по реконструкции здания, необходимо учитывать состояние уже действующих инженерных сетей и возможности улучшения показателей энергоэффективности строения.
На выбор варианта оборудования в промышленном здании влияют также технологические процессы, у которых имеются избытки тепла или есть необходимость в кондиционировании воздуха.
Как классификацию типов объектов представляем схему, приведенную ниже.
Различия объектов/зданий для личного и коммерческого использования состоят в требованиях, которые выдвигаются заказчиками.
Если здание используется для собственного пользования, выдвигаются повышенные требования к уровню комфорта, качеству и надежности оборудования, а также к уровню шума оборудования. Обращается внимание на популярность бренда, дизайн и особенности оборудования. Стоимость оборудования скорее является элементом престижа и доказательством качества и надежности. Учитывается много других факторов: привлекательность внешнего вида оборудования, видеообзоры, положительные отзывы и советы других пользователей.
В случае подбора оборудования для коммерческого объекта на первые позиции выступают стоимость проекта, экономичность в работе и время окупаемости. В этом случае задачей Заказчика является скорейшее внедрение и возврат инвестиций и получение прибыли от эксплуатации объекта. Возможны и другие цели: эстетический внешний вид здания, экономия на подключении к сети энергоносителей, использование теплоизбытков производства или важности строгого поддержания условий техпроцесса и привлечения дорогостоящего оборудования, требования к удобству монтажа, - заказчику необходимо подготовить индивидуальное или нестандартное решение.
Квартиры или коттеджи
В новых домах личного пользования, если подвод электричества или газа затруднен или стоит очень дорого, если действуют высокие цены на энергоносители, предлагаются наиболее современные и энергоэффективные технические решения, под высокий уровень комфорта.
Например, для типового нового строящегося коттеджа с отличной термоизоляцией, энергоэффективными окнами, и теплыми полами на цокольном этаже предлагается установка теплового насоса с комплектом фанкойлов. Уровень теплопотерь строения - менее 60 Вт/м2, потому отопление теплыми полами будет достаточным. Это тем более выгодно, если подведение газа дорого, а применение твердотопливного котла не выгодно из-за необходимости постоянного надзора за процессом работы котла. Тепловые насосы при их полной автономности, экономичности и удобству управления превосходят все прочие варианты теплоснабжения зданий. При этом электричество будет подводиться в любом случае, а применение нескольких фанкойлов для охлаждения и отопления и контура теплого пола в комплекте с тепловым насосом представляется идеальным решением.
В зависимости от величины площади здания, и тарифов на электроэнергию и стоимость подвода сети, для коттеджей и квартир подбирают также другие индивидуальные решения.
Варианты решений для новых частных строений
Для небольшого дома с площадью до 60 м2 с достаточной выделенной электрической мощностью в качестве отопительного оборудования можно применять электронагревательные приборы — электроконвекторы и электрические кабельные теплые полы. Для охлаждения дома можно установить современные инверторные сплит-системы с функцией теплового насоса воздух/воздух. Горячую воду можно подогревать с помощью электрического бойлера. Эксплуатационные затраты будут приемлемыми, затраты на установленное оборудование также невысокие. Уровень автоматизации и комфорта по сравнению с системами водяного теплого пола и фанкойлами несколько ниже.
Для частных домов площадью 80 - 350 м2 экономически выгодно установить тепловые насосы воздух/вода или вода/вода, а с ними в паре фанкойлы для отопления и охлаждения и водяные теплые полы. Поскольку тепловой насос работает экономно с высоким показателем энергоэффективности, затраты электроэнергии в месяц будут скромными. А для домов до 200 м2 хватит небольшой мощности от сети еще и на прочие электроприборы.
Как вариант, можно установить газовый котел и сплит-систему кондиционирования. Однако для наиболее полной экономии ежемесячных платежей, высокого уровня комфорта, неограниченного количества горячей воды, плюс охлаждения летом, — выбор комплекта с тепловым насосом, водяным теплым полом, фанкойлами и баком косвенного нагрева для ГВС — выше всяких похвал.
Какой тепловой насос (ТН) лучше: «воздух-вода», «вода/вода» или «грунт/вода»?
Для выбора типа ТН необходимо учитывать следующие факторы:
- ТН «грунт/вода» выбирается, когда выделенная на дом сетевая мощность ограничена и ее нельзя увеличить, рядом нет большого водоема, есть участок грунта, когда нужен ТН с самой высокой энергоэффективностью;
- ТН «вода/вода» выбирают, если ограничена выделяемая на дом мощность от сети, увеличить мощность нет возможности, а рядом есть большой водоем;
- ТН «воздух/вода» выбирают как самый универсальный вариант для условий, когда электричества достаточно, нет лишнего участка земли или большого водоема. Экономически выгодной с меньшими сроками окупаемости предлагается система ТН+котел, подобранная под «точку бивалентности». Под этим параметром понимают оптимальную температуру наружного воздуха для данного региона, до достижения которой ТН работает самостоятельно и полностью выполняет задачи на отопление и нагрев воды в доме. При более низких температурах ему на помощь подключается газовый или электрический котел.
Для домов различной площади рекомендуются следующие варианты теплотехнического оборудования.
Для домов площадью более 400 м2. Для таких объектов обычно предусматривают смешанную систему теплоснабжения, где на отопление могут устанавливаться твердотопливные или газовые котлы. Тепловой насос для такого дома рассчитывается по мощности для работы на охлаждение - в приоритете, поскольку летом необходимо охлаждать несколько помещений. На отопление мощность теплового насоса «воздух-вода» по нагреву выбирают по точке бивалентности, аналогично предыдущему примеру, но с приоритетом работы на охлаждение.
Для квартир. Подбор оборудования для новых квартир похож на случай с коттеджем. Для площади квартиры до 60 м2 — предпочтителен к установке теплонасос «воздух/воздух». В квартиры площадью более 100 м2 лучше устанавливать теплонасос «воздух/вода». Если для установки оборудования недостаточно места, внутренний блок ТН может быть встроен в комплект кухонной мебели, как настенный или напольный блок. Тепловой насос для такой квартиры может ежедневно подогревать свыше 200 л горячей воды.
Решения для реконструируемых объектов
Если речь идет о реконструкции систем тепло-холодоснабжения квартир или частных домов, обязательно учитывают следующие факторы:
- качество теплоизоляции здания;
- диапазоны рабочих температур теплоносителя;
- наличие контуров водяных теплых полов.
Если в системе отопления стоят радиаторы с температурами на входе/выходе из прибора 80 / 60 °С и строение плохо утеплено, для снижения энергозатрат стоит сделать пересчет установленных отопительных приборов на низко-температурный диапазон — 50 / 30 °С и провести мероприятия по утеплению здания. Тогда для хорошо утепленного здания расчетной тепловой мощности источника (теплового насоса) будет достаточно для обогрева дома без замены приборов (радиаторов), и достаточно будет вместо старого источника поставить среднетемпературный ТН.
Если имеется высокотемпературная система, с перепадом температур на входе-выходе в 80 / 60 °С, строение уже утеплено, – можно установить высокотемпературный ТН, способный нагреть воду для отопления до высокой температуры.
Тепловой насос может работать только на контуры низкотепературных теплых полов, если таких отопительных контуров несколько.
В здании можно заменить высокотемпературную систему отопления радиаторами на низкотемпературную систему со среднетемпературным тепловым насосом и фанкойлами, если еще не выполнена чистовая обработка помещений или проводится капитальный ремонт здания. При этом получают не только экономное отопление, но и дополнительное комфортное охлаждение дома.
Нагрузку по приготовлению горячей воды около 200 л/сут. необходимо считать как дополнительную для расчета мощности ТН. Причем уже установленный бак ГВС проверяют на соответствие по площади теплообменника или полностью его заменяют.
Гостиницы
Если гостиница заново строится или капитально реконструируется, наиболее экономически выгодным вариантом было бы решение с установкой мощных тепловых насосов в комплекте с контурами доводчиков — фанкойлов, без применения радиаторов. Наиболее целесообразна скрытая установка канальных фанкойлов в коридорах или в конструкциях подвесных потолков.
Мощным источником тепла и холода может служить крышный моноблочный модульный тепловой насос. Фанкойлы работают как на обогрев, так и на охлаждение. Моноблочный ТН часто устанавливают на крыше. При этом потребность в горячей воде для ресторанной кухни или номерного фонда удовлетворяется тепловым насосом за счет рекуперации тепла уходящего вентиляционного воздуха. В этом случае экономно охлаждается воздух в номерах и бесплатно подогревается бытовая вода. Сплит-системы и стандартные котлы могут устанавливаться только в случаях сильно ограниченного бюджета, а также в случаях когда внешний фасад здания допускается загрузить несколькими блоками кондиционеров. Такое допустимо в небольших на 5 -7 номеров придорожных хостелах.
Если задачей реконструкции гостиницы является установка оборудования для охлаждения помещений при условии неприкосновенности внешнего фасада здания, решением послужит применение мультизональной системы кондиционирования.
Если модернизируется и система отопления, стоит перейти на более экономичную и гибкую в управлении систему теплоснабжения на базе теплового насоса и фанкойлов.
Офисы, административные помещения и торговые центры
Для вновь строящихся объектов технические решения подбирают на этапе проектирования, учитывая площадь или объем помещений, рассчитывая необходимую мощность для отопления и кондиционирования.
Для помещений с площадью до 500 м2, как для нового, так и для реконструируемого здания, рассчитывают потребности в тепле и холоде. Если мощность на кондиционирование в более чем 2 раза выше мощности по теплу, целесообразно установить традиционные радиаторы отопления с газовой или электрической котельной и использовать в отдельных помещениях бытовые или полупромышленные кондиционеры.
Для новых строений с площадью 1000 ... 10 000 м2 экономически выгодно установить систему тепловой насос-фанкойлы. Такой вариант будет удобен в эксплуатации, если помещения сдаются в аренду.
При реконструкции зданий площадью от 1000 до 10 000 м2 с уже установленной системой отопления, логично ее не менять, а добавить для охлаждения помещений летом мультизональные системы кондиционирования, легкие и дешевые в установке. Такой вариант выгоден, если вы арендуете помещение наряду с другими арендаторами.
Для обогрева/охлаждения площадей свыше 10 000 м2 техническое решение готовится с учетом расчетных параметров нагрузок по теплу и холоду, характеристик помещения, потребностей в горячей воде, согласно суточным режимам работы и множества других параметров.
Так для подготовки воздуха в крупных торговых центрах рационально использовать производительный руфтоп, в других случаях обработкой и подачей воздуха занимаются модульные вентиляционные приточные агрегаты с функцией теплового насоса для нагрева и охлаждения воздуха.
Если необходимо только обогревать помещения большого объема применяют мощные тепловентиляторы или фанкойлы с теплоносителем, подаваемым от сети теплоснабжения или от индивидуального котла.
В основном, для объектов коммерческой сферы при реконструкции обычно устанавливают прямые фреоновые системы, а на объектах нового строительства с площадью свыше 500 м2 — системы на базе современных тепловых насосов воздух/вода с доводчиками в виде фанкойлов.
Заводы
Любое производство сопряжено со строительством админзданий, требования к теплотехническому оснащению которых похожи на требования к офисным центрам.
Если проводится модернизация системы тепло-холодоснабжения производственного помещения, предназначенного для какого-то технологического процесса, проводятся точные теплотехнические расчеты по определению суммарных теплопоступлений и суммарных теплопотерь, с учетом возможности утилизации излишков технологического тепла (холода) и рационального их использования.
В качестве примера: в процессе выпечки хлеба на заводе излишки тепла можно утилизировать с помощью вентиляционной секции приточной установки или системой фанкойлов. В дальнейшем температуру теплоносителя для системы отопления повышает тепловой насос. Таким образом бесплатное технологическое тепло используется для экономного нагрева теплоносителя для радиаторов админздания или технических помещений.