Енергийно ефективни решения за ОВК системи

12.07.2012   |   Начало»Експертно

Редактор
Пепа Петрунова

Редактор
Пепа Петрунова

Системите за отопление, вентилация и климатизация са едни от най-сериозните консуматори на енергия в сградите. Съответно се предлагат и немалко решения, позволяващи повишаване на тяхната ефективност и намаляване на консумираната енергия. Не са малко и инвестициите, насочени към разработването на съоръжения за отопление, вентилация и климатизация с висок коефициент на полезно действие. В желанието си да представим най-новите тенденции в посока повишаване на енергийната ефективност на ОВК системите и предлаганите решения, потърсиме мнението на компаниите, работещи в областта на отоплението, вентилацията и климатизацията.

Тенденциите са към използване на ВЕИ и съоръжения с висок КПД
Най-новите тенденции в ОВК системите са насочени към използването на възобновяеми енергийни източници и съоръжения с висок коефициент на полезно действие. Подобни решения са: термопомпи с висока ефективност, с коефициент на трансформация СОР от 4 до 6, които могат да се използват само за отопление, за отопление и охлаждане или за отопление, охлаждане и производство на БГВ; котлите на биомаса (пелети); кондензационни котли на газ с много висок КПД; енерговъзстановяващи блокове с ефективност от 60% до и над 70%, с възможност за “free cooling” - нощна вентилация. Нощната вентилация е възможност за охлаждане през нощта от 24 до 6 часа сутринта. Това позволява намаляване на необходимата за охлаждането на помещението енергия, тъй като то вече е било охладено през нощта. Все по-често се използват и системите, използващи слънчевата енергия за производство на топла вода за БГВ.

Енергийната ефективност започва с изолацията
Енергийната ефективност започва с добрата и правилна топлоизолация на сградата. След като това е решено, тогава се преминава към избора на система за отопление, климатизация и вентилация. Сред най-предпочитаните решения е високоефективна термопомпа в комбинация с различни видове отоплителни тела – подови серпентини, вентилаторни конвектори или радиатори. Съответно топлоносителят е нискотемпературен – вода с температура 40/35 °С; 45/40 °С и 60/50 °С. Топла вода за БГВ се осигурява с бивалентни бойлери, като се използват термопомпата или слънчеви колектори. Имаме няколко сгради където отоплението се подпомага от високо енергийни слънчеви колектори. При наличие на геотермален извор е възможно индиректно използване на минералната вода за отопление на сградата.

Относно вентилацията и климатизацията се стремим на първо място системите да са автономни по отношение на експлоатацията им, а вентилационните блокове да са с възможност за утилизация на отработения въздух.
И не на последно място бих посочила необходимостта от правилно оразмеряване на генератора на топлина
Много често ОВК системите се преоразмеряват, което означава , че при експлоатация на сградата винаги се стига до преразход. Трябва да се има в предвид коефициента на едновременност при експлоатация на сградата. При определяне на необходимата мощност за генератора на топлина не може да се залага на 100% използваемост на сградата и системите. Винаги има коефициент на едновременност поне 0.8, т. е. ако балансът за отопление на сградата е 100 kW, следва да се избере котел 80 kW. Разбира се, това не трябва да се приема еднозначно, всеки обект си има своя специфика и крайното решение е на проектанта.

Ангелина Вукашинова, проектант ОВКИ, проектантско бюро АРК Дизайн

Вентилация и климатизация с реална ефективност от 80%

За енергийна ефективност в системите за отопление, вентилация и климатизация започна да се говори сериозно след енергийната криза от 1973 г. С увереност може да се твърди, че интересът към енергоефективни или енергоспестяващи системи следва кривата на повишение на цените на първичните енергоизточници.
В последните около 20 години все по-убедително се доказва, че засиленото енергопотребление влияе неблагоприятно върху околната среда и води до климатични изменения. По тези причини, Европейският съюз създаде програма, имаща за цел до 2020 година да се постигне: намаляване емисиите на парникови газове с 20%; добив на 20% от енергията от ВЕИ; увеличаване на енергийната ефективност с 20%.

ОВК системите са изключително голям консуматор на енергия. Разходите за отопление, вентилация и климатизация в търговски и обществени сгради е 42% от общото енергопотребление, а в жилищните сгради 56% (Wigenstad and Grini, 2010). Според изследване на енергийното представяне на сградите в ЕС от 2002 г., сградите консумират 40% от цялата енергия, използвана в Европейския съюз (ЕPBD 2002, REHVA journal).

Следвайки директивата на ЕС, много страни създадоха подходяща нормативна база и финансови стимули за енергоефективни системи за ОВК. Рекуперацията на енергия от пожелателно е превърнато в задължително мероприятие. Клиенти, монтирали високоефективни термопомени инсталации (АА, СОР > 3.5 - 3.8), получават обратно до 55% от направеното капитално вложение (Legge Finanziaria 2008, Art. 1,347 Law No 296 of 27 December 2006).У нас подобни мерки все още предстоят.

Механична вентилация с рекуперация
Независимо от липсата на стриктна нормативна уредба и бонуси, българските проектанти, инсталатори и крайни клиенти обръщат все по-сериозно внимание на енергийно ефективните решения за ОВК системите. Причината е очевидна. Енергоефективните ОВК инсталации са икономически изгодни, здравословни и екологични.
Ползите от добра топлинна изолация и плътна дограма са безспорни и нормативно регламентирани.
Добрият микроклимат, температура, влажност и пресен въздух са предпоставки за работоспособност и ниска заболеваемост.

В съвременните сгради енергийните разходи за проветряване често надвишават тези за отопление. Очевидно е, че с отваряне на прозорците трудно се постига добро проветряване. Механичната вентилация с рекуперация на енергия е задължителна. Безспорно, инвестицията за такива системи е по-висока, но се възвръща само за 1,5 - 2 години, на база спестена енергия.
Има няколко основни фактора, които влияят върху срока на откупуване на капиталното вложение: климатични условия на района; време на експлоатация (часове/годишно); цена на първичната енергия; цена на оборудването; разходи за поддръжка; лихви върху кредит (ако инсталацията е изградена с кредит); финансови бонуси за енергоспестяване (ефективност); цена на вредни емисии; пазарна стойност на обекта като функция от заложените „екстри”.

Енергоспестяващите системи се самоизплащат
Често капиталното вложение е водещо при вземане на решение. Системите за възстановяване на топлина и студ във вентилационни и климатични инсталации обаче могат да струват 0 лв.
Съществува схващането, че енергийният ефект от рекуперация през летния период е малък. В това има известна логика, защото часовете с температура над 25 °С в България не са много. Изчислявайки топлинния и особено хладилния център, проектантът калкулира необходимата енергия и на тази база избира съоръженията. Енергоспестяващите системи за вентилация и климатизация понижават цената на енергийния център (топлинен и студов) и по този начин се самоизплащат.
В последните години се наблюдава тенденция за повишаване ефективността на енергоспестяващите съоръжения. Тя се обуславя от ръста в цените на енергоносителите и стремежа за покриване параметрите на програма 2020 на ЕС. Това се потвърждава и от промените в енергийната класификация на EUROVENT.
Новите продукти на Тангра също преследват повишена ефективност. Рекуперативната ни вентилация и климатизация, постигащи преди три/четири години енергоспестяване от 50 – 60% постепенно се трансформират. Новите съоръжения покриват клас А по цитираната горе класификация и постигат реална ефективност от 80% при изравнени въздушни потоци и без кондензация.

Юлий Армянов, управител на Тангра-АВ

Добив на топлинна енергия от слънцето с термодинамични системи с директно изпарение в слънчевия панел

От доста време съществува дилемата за целесъобразността на отоплението със слънчева енергия. Безспорен факт е, че много малка част от потока слънчева енергия се ползва за отопление и БГВ (битова гореща вода). В момента хит е добивът на електричество, независимо от ниската усвояемост (12-15%) на слънчевата енергия. Балансът в едно домакинство обаче показва, че само 20% от енергийните нужди са за електроенергия. Останалите 80% са за отопление и БГВ.

Първо и второ поколение cлънчеви системи за отопление
Първото поколение са плоските слънчеви панели. Те са привлекателен източник на енергия поради техните икономически, екологични и функционални показатели. Усложняването на колектора обаче прави оборудването по-несигурно. Като се добави и вътрешната кондензация, работният живот на тези панели по правило е не по-голям от шест години.
Второто поколение слънчеви системи са вакуумните тръби и тези с концентрирани колектори. И двете системи постигат добиви по-големи от тези на първото поколение и са с по-добра дълготрайност. При същите условия на използване те принципно имат по-нисък експлоатационен срок с изключение на вакуумните тръби.
Няма система от тези две поколения обаче, която да решава проблема с липсата на слънце през нощта, средно 7-часовото слънцегреене на ден в преходните сезони и само 3- до 4-часовото слънцегреене средно на ден през зимата.

Термодинамични системи за добив на слънчева енергия HEETEX
Термодинамичните системи за слънчева енергия представляват съществен напредък в развитието на добива на слънчева енергия. При високи показатели за надеждност и ефективност те са преодолели почти всички ограничения в традиционните им еквиваленти. Използвайки прости високопродуктивни слънчеви панели без стъкло, тези системи функционират чрез екологичен фреон, улавяйки веднага както пряката, така и дифузната слънчева радиация. Използва се и топлината на околната среда чрез естествена конвекция, което увеличава нивото на добитата енергия и им позволява да работят на директна слънчева светлина при облачно небе, дъжд или през нощта. Това води и до намаляване на необходимата площ за панелите.
Такива са системите HEETEX - моделите ЕСО1-40, в зависимост от топлинната мощност. Това са термопомпени системи с директно изпарение от типа “слънце/въздух - вода”. Състоят се от корпус с вграден топлообменник фреон/вода (кондензатор) и изнесен на подходящо място термодинамичен панел (топлообменник-изпарител) за директно усвояване на слънчевото излъчване.
Преимуществото им е високият COP (достигащ 7-8 ) при директно слънцегреене, както и възможността да се добива топлина от дифузното излъчване, околния въздух или дъжд.
Прилагането на директно изпарение в слънчевия панел прави възможно използването на съоръжението 24 часа, 365 дни в годината.

Термопомпи вода-вода и въздух-вода в комбинация с термодинамични слънчеви панели
Използването на термопомпи вода-вода и въздух-вода по същество е ползване на акумулирана слънчева енергия в земята и подземните водоизточници. Така се решават някои от проблемите с използването на слънчева енергия, но инвестициите са значително по-големи. Освен това те са зависими от наличието на подходящи и с достатъчен дебит водоизточници.
Термопомпите въздух-вода също ползват акумулираната във въздуха слънчева енергия. Те също са силно зависими от околната температура и преодоляването на тази зависимост води до влошаване на енергийните и функционалните им параметри.
Нов вариант за подобряване на параметрите на тези системи е ъпгрейдването им с термодинамични слънчеви панели. Така се подобряват чувствително ефективността при ниски температури и слънцегреене, като увеличаването на площта на външния топлообменник се отразява положително и на работата на термопомпата в тъмната част от денонощието. Такъв продукт се предлага от нашата фирма. Ние можем да подобрим показателите в режим „отопление” на всяка термопомпа „въздух-вода”, преработвайки я с термодинамични слънчеви панели.

Комбинирани схеми за отопление
Създаването на комбинирани схеми за отопление посредством използването на различни топлоизточници е решение на проблемите, породени от съответните недостатъци за всяка система поотделно. Подобен пример е комбинирането на вакуумно-тръбен или плосък колектор с термодинамична система. Когато има достатъчно слънце за работата на слънчевия колектор ,коефициентът на трансформация (СОР) е много голям (достига съотношение до100-200 между вкараната в системата и получената енергия). В останалите случаи вместо нагревател на електричество се ползва термодинамичната система, чийто СОР обикновено е 4-5, като може да достигне до 7-8. Средният коефициент на такава комбинирана система надвишава 12.

Валентин Цветков, управител на Тинотех

Ефективно управление на въздуха и акумулиране на енергия с материали, променящи агрегатното си състояние

Във всички дейности на фирма TROX човекът е в центъра на нашето внимание. Нашата цел е да създадем среда, в която индивидът да има усещането за благосъстояние. Почти толкова важно колкото въздуха, който дишаме, е естетическото усещане. Затова, в допълнение на качеството на въздуха, ние обръщаме особено внимание на дизайна и визуалния ефект в развитието на нашите системи за обработка на въздуха. В чувствителни области като болници, изследователски институти или чисти помещения има специфични изисквания към технологията за управление на въздуха. В тези дейности е задължително пълно съобразяване със строгите изисквания, поставени от ползвателите – било то за безопасността на труда, опазването на околната среда или високите стандарти за качество в производството.

Системите за управление на въздуха ТRОХ EASYLAB и TCU-LON-II
Тъй като обемите на доставен или извлечен въздух са определени от националните и международните стандарти за безопасност на труда и защита на околната среда, управлението на въздуха играе и ще играе все по-голяма роля в икономията на енергия.
Системите за управление на въздуха ТRОХ EASYLAB и TCU-LON-II поставят стандарти и гарантират висока енергийна ефективност благодарение на интелигентен контрол на въздушния дебит, базиран на специфичните изисквания на потребителя. Операторите могат по този начин да спестят съществени разходи през целия експлоатационен период на сградата.

Система TROX PCM
Днес класическите охладителни системи се използват за охлаждане на помещения до комфортно ниво независимо от външните условия. Тези системи са ефективни, но ще бъдат по-енергийно ефективни, ако за охлаждане се използват естествените разлики в температурата между деня и нощта чрез PCM (Phase Change Material) – материали, променящи агрегатното си състояние.
TROX създаде система PCM (Phase Change Material), която работи както следва: през дневната експлоатация топлият външен въздух се засмуква в складова PCM единица, където се охлажда и се вкарва в помещението. Този процес на охлаждане е ефективен, докато първоначално складираният PCM не премине в течно състояние в резултат на топлината, която е абсорбирал. През нощта протича обратният процес – студеният въздух се засмуква, PCM се втвърдява и така може да бъде отново използван през деня за охлаждане на въздуха. В зависимост от дизайна на латентния склад за топлина, приятна дневна температура може да бъде осигурена за около 10 часа дневно. С децентрализираното оборудване на TROX PCM имаме отопление, охлаждане и пресен въздух в едно устройство, позволяващо да се използва естественият цикъл на природата и спестява не само големи количества енергия, но и много средства за инвестиции и разходи за поддръжка.

Марин Недков, Регионален Мениджър ТРОКС Австрия - Представителство София

Иновативна енегроспестяваща EC-технология

Бързият икономически растеж и увеличаването на населението в световен мащаб поставят на сериозно изпитание покриването на нуждите от енергия. Само до 2030 г. се очаква необходимото количество енергия да нарасне най-малко с още 40%. Правилната посока в набавянето на тази допълнителна енергия е повишаването на енергийната ефективност.
Една от най-модерните и надеждни технологии са безконтактните EC-електромотори (използвани в климатици, въздухообработващи централи, различни задвижващи системи, вентилатори и др.)
ФИДОКС е официален партньор за Югоизточна Европа на водещите производители от Чехия и Германия, Licon Heat и Helios Ventilatoren, които са сред първите, които въвеждат иновативната енегроспестяваща EC-технология.

EC-електромотори за над 50% по-малка консумация на енергия
Хелиос е производител на вентилатори за дома и индустрията, а сърцето на всеки вентилатор е моторът. Със съвременните EC-електромотори се постига намаляване на консумацията на енергия с над 50%. Разликата за едно еднофамилно жилище възлиза на няколкостотин лева годишно – фиг. 1, а при индустриалните съоръжения може да надхвърли стотици хиляди годишно.
При вентилаторните конвектори на Ликон, благодарение на използването на ЕС-електромотор за задвижване на вентилатора, може да се постигне до 12 пъти по-ниска консумация на енергия в сравнение със стандартни конвектори с конкурентни енергоспестяващи системи. При конвекторите голямата част от енергоспестяването се дължи и на оптимизираната конвекция на топлообменника на конвектора (оттук Licon OC – optimal convection). Това беше постигнато благодарение на сътрудничеството с термофизичния факултет на Техническия университет в Либерец, Чехия.

Ладислав Хероут, управител на ФИДОКС

Отопление с електрически електродни котли и инфрачервени излъчватели

Електрическата енергия е лесно достъпна, а работата с електрическите системи за отопление на практика не изисква влагането на допълнителен физически труд по поддръжката и експлоатацията им, което ги прави все по-предпочитани при избора на потребителите. Не на последно място е и липсата на вредни емисии при процеса на преобразуване на електрическата енергия в топлинна, както при изгарянето на познатите видове твърди и течни горива.

Електрически електродни котли
Електрическите електродни котли преобразуват електрическата енергия в топлинна, благодарение на процеса електролиза, при което се отделя голямо количество топлина. Високият КПД на процеса позволява постигането на ниска стойност на разходите за загряване на единица площ. Високата ефективност позволява инсталирането на котли с ниска електрическа мощност и, съответно, разход на ток, успешно работещи със стандартни отоплителни системи, ползващи радиатори, конвектори, подово и др. Така например за отоплението на жилище с площ 100 кв.м и бойлер за БГВ с вместимост 100-120 л, което е най-масовият случай е достатъчен котел с инсталирана мощност от само 6 kW (монофазно), който постига среден разход от 1,3 kW/h. При сегашните цени на електроенергията този разход означава средномесечни сметки за отопление и топла вода от 145 лв.

Електрически инфрачервени нагреватели
Инфрачервеното отопление е подходящо, а в определени случаи и единственото средство за отопление на открито (заведения, тераси, градини, зони за пушене и др.) и в проветриви помещения със слаба изолация (производствени халета, складове, гаражи, спортни зали, църкви, селскостопански постройки, оранжерии и в животновъдството). Този вид отопление наподобява слънчевата топлина, при което се загряват хората и предметите, а не въздухът. Тъй като не се разчита на посредничеството на въздуха за затопляне, процесът на нагряване е значително по-бърз в сравнение с други системи за отопление. Този вид отопление дава възможност да се постигне загряване на хората и предметите в определени зони в помещенията, вместо целия обем въздух, в което се състои и предимството им относно енергийната ефективност. Принципът на действие позволява употребата им навън, което е единственото възможно решение в много случаи. Инфрачервените нагреватели от Black Series притежават специално лаково покритие, подобряващо излъчването на топлина до 15%.

Мартин Захариев, ЦДМ Системс

Използват се различни решения за повишаване ефективността на ОВК системите

На първо място поради относително най-големия дял спрямо енергийните загуби можем да разгледаме вентилационните инсталации. При помещения с нагнетателна и смукателна система - където това е технологично възможно се инсталират топлообменни апарати за усвояване на топлинния потенциал на изхвърляния от смукателните инсталации въздух. Възможността за усвояване на отпадната топлинна енергия е в интервала от 40 до 75%. Използват се регенеративни и рекуперативни топлообменни апарати
От регенеративните топлообменни апарати във вентилационни и климатични инсталации се използват основно т. нар. ротационни топлообменници. Те имат като основни недостатъци частичното смесване на двата въздушни потока и необходимостта от внасяне на енергия за задвижване на работното колело. Рекуперативните топлообменни апарати се използват масово в ОВК инсталациите. Основно можем да ги разделим на три вида: пластинчати, с междинен топлоносител и с топлинни тръби. Приложението на пластинчатите топлообменни апарати е най-масово, тъй като те имат най-опростена конструкция и ниски инвестиционни разходи.
Топлообменните апарати с междинен топлоносител се използват в системи, където е невъзможно пресичането на смукателната и приточна вентилационни инсталации, както и при недопустимо смесване на двата потока.
Топлообменните апарати с топлинни тръби и термосифони имат много висока ефективност, но сложността при изработката им ги прави по-рядко използвани.

Винтови и scroll компресори
В част отопление и климатизация основните насоки за подобряване на енергийната ефективност на системите са подобрения на компресорите и електронното регулиране на работата на цялата система. Въвеждането на scroll и винтови компресори и стъпковото им регулиране от 10 до 100 % повишават COP на системата. Това съкращение идва от английския термин Coefficient Of Performance. На български език това се превежда като коефициент на трансформация и означава каква енергия (при климатиците най-често електрическа) е използвана и каква е придобита.
Въвеждането на нови хладилни агенти едновременно повишава енергийната ефективност на системата и влияе положително на опазването на околната среда.

Диференциални термостати
При системите за осигуряване на битова гореща вода основно приложение имат соларните инсталации. Използват се плоски слънчеви колектори със селективно покритие, а още по-ефективни са вакуумно-тръбните колектори. Инсталирането на диференциален термостат, осигуряващ честотно управление на циркулационната помпа и допълнително понижава експлоатационните разходи.
При чилърни системи се прилага инсталиране на модул за усвояване на отпадна топлина от кондензаторната страна в летен режим на експлоатация. Чрез този модул се подгрява вода за битови нужди.
Чернев клима предлага проектирането, изграждането и поддръжката на изброените съоръжения с цел повишаване на енергийната ефективност.

Николай Мавродиев, Чернев клима

Ключови думи: ОВК   АРК Дизайн   ТРОКС   Тангра-АВ   Тинотех   ФИДОКС   Чернев клима   ЦДМ Системс  

Област: Експертно