Модернізація опалення за допомогою теплових насосів повітря вода в житлових будинках

 

Теплові насоси повітря/вода в реконструйованих багатоквартирних будинках у Швейцарії.

EnergySchweiz, центральне агентство федерального уряду Швейцарії, яке працює вже 30 років і займається просуванням енергоефективності та відновлюваних джерел енергії в суспільстві в широкому розумінні, наприкінці 2018 року розробило звіт під назвою «Модернізація опалення за допомогою теплових насосів повітря/вода в житлових будинках».

Основна увага була зосереджена на багатоквартирних будинках різного віку - серед доступних пристроїв, що використовують відновлювані джерела енергії для модернізації цих об'єктів, найчастіше обиралися повітряно-водяні теплові насоси, іноді також у бівалентних системах з іншими джерелами тепла, через, серед інших, низьку вартість і простий монтаж у різних ситуаціях (наприклад, у центрі міста або в щільній багатоквартирній забудові). Проблеми, пов’язані з використанням цих пристроїв порівняно з установками в односімейних будинках, включали: більший попит на тепло, більший шум і візуальну невідповідність зовнішніх блоків, що впливає на більше людей, і нижчу ефективність у випадку високотемпературних радіаторних систем. У той же час було зазначено, що виробники цих пристроїв представляли моделі, призначені для багатоквартирних будинків, тобто моделі, які могли працювати як високотемпературні моделі (з температурою опалювальної води вище 55°C), обладнані з віброізоляцією та шумоізоляцією, а також широкими можливостями регулювання та керування, у тому числі адаптованими для роботи в каскаді.

Будівля стандарту плюс-енерго з тепловими насосами на даху та фотоелектричним фасадом (ремонт 2016 р.)

 

Різноманітність рішень

Описані теплові насоси, як правило, з потужністю нагріву до 100 кВт (у деяких випадках трохи вище), встановлювалися в будівлях з різним стандартом конструкції та корпусу в рамках інвестицій різного ступеня випередження - від простої заміни джерела тепла, шляхом термомодернізації, до адаптації будівлі до пасивного та навіть плюс-енергетичного стандарту. Бівалентні системи часто вибиралися відповідно до двох підходів - тепловий насос був основним джерелом, підтримуваним піковим джерелом, що використовує викопне паливо, або тепловий насос виступав як пікове джерело, доповнюючи роботу сонячних колекторів (такі рішення з'являлися в основному в плюс-енергії). Використовувалися як окремі пристрої, так і системи з кількох менших пристроїв, що зазвичай підтримувалося двома факторами – більшими можливостями адаптації до мінливих потреб будівель і кращими акустичними параметрами. З точки зору дизайну були обрані як спліт-пристрої, так і моноблочні рішення, як у внутрішньому, так і зовнішньому виконанні – в останньому випадку можна було знайти цікаві рішення з точки зору розміщення пристрою та його маскування або шумозаглушення.

Ремонт по стандарту плюс-енерго

У проекті, реалізованому в 2016 році для підвищення стандарту будівлі, побудованого в 1982 році, до плюсової енергії (споживання тепла 13,3 кВт-год/(м2 · рік)), три спліт-теплові насоси з теплопродуктивністю 32,85 кВт кожен (для параметрів A2 /W35), резервуар гарячої води для побутових потреб і центральна механічна система вентиляції та фасадна фотоелектрична система. Було проведено ґрунтовну термомодернізацію, додавши два додаткових поверхи та впровадивши, серед іншого: вентильований фасад з інтегрованою фотоелектричною системою та сонячним колектором з площею поглинача 15,4 м2, а також заміна вікон на потрійні склопакети. Зовнішні теплонасосні установки та вентиляційна установка розміщені на плоскому даху. Корисна площа будівлі, розташованої в кантоні Цюріх, становить 2870 м2.

 

Подібне рішення для групи з трьох будинків 1963 року з корисною площею 636 м2 кожен із загальною кількістю 18 квартир було використано в 2013 році в кантоні Берн, досягнувши відповідності національному стандарту Minergie-P. плюс-енергобудівля. Отримана теплова потреба склала 21,8 кВт*год/(м2·рік). Енергія будівлі виробляється двома зовнішніми моноблочними тепловими насосами з потужністю опалення 24 кВт (A2/W35) кожен та даховою фотоелектричною установкою потужністю 100 кВтp та площею 717 м2 - власне виробництво енергії становить 148% . Також застосовано механічну вентиляцію з рекуперацією тепла та проведено термомодернізацію, в тому числі замінено вікна на потрійні склопакети, досягнуто коефіцієнта тепловіддачі для стін U = 0,13 Вт/(м2·К).

У кантоні Тургау енергоефективна будівля 1960 року (з потребою в теплі 35,6 кВт-год/(м2 · рік)) з 22 квартирами забезпечується теплом і гарячою водою з 2010 року. наскрізні дахові сонячні колектори площею 69 м2, суміщені з комбінованим баком 60 м3. Взимку тепло також подається тепловим насосом потужністю 35 кВт, який розташований у підвалі. Система опалення підтримується комплексною фотоелектричною системою - фасадною установкою та панелями, встановленими на плоскому даху.

 

Будівля стандарту плюс-енергія з тепловими насосами, встановленими в саду, і фотоелектричною установкою загальною площею 100 м2

Приклад гібридної системи

У багатоквартирному будинку 1960 року з 15 орендованими квартирами, розташованому в кантоні Цюрих у тихому, але густонаселеному районі, встановлення нового джерела тепла було одним із останніх етапів модернізації. Використовувалась двофункціональна гібридна теплонасосна система з тепловою потужністю 13,9 кВт (A7/W35) з газовим конденсаційним котлом номінальною потужністю (40/30) 64,7 кВт та баком ГВП. Керування гібридною системою забезпечує пріоритетну роботу теплового насоса як при опаленні, так і при виробництві ГВП. У випадку цієї інвестиції важливим фактором була тиха робота системи - акустична потужність становить 47 дБ(А), були використані заходи для зниження шуму на 11 дБ(А), тобто повітропроводи з вбудованим глушником, що забезпечує ослаблення на 6-7 дБ(А) і світловий вал висотою 2 м, послаблюючи приблизно на 5 дБ(А).

Різноманітність представлених інсталяційних рішень і способів розміщення теплових насосів у будівлях з різними енергетичними стандартами вказує на широкі можливості електрифікації систем опалення, заплановані на найближчі десятиліття. Приклади реконструкції будівель відповідно до високих енергетичних стандартів із використанням теплових насосів і установок, що виробляють електроенергію на місці, відповідають напрямкам і вимогам, що містяться в новій директиві EPBD.

https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/pompy-ciepla/164243,pompy-ciepla-powietrze-woda-w-remontowanych-budynkach-wielorodzinnych-w-szwajcarii