Опалювальний сезон з'їдає значну частину бюджету промислового чи комерційного об'єкта, особливо якщо будівля вже має систему холодопостачання, яка взимку просто простоює. Те саме обладнання може працювати на обігрів і суттєво знизити рахунки за електроенергію чи газ. Розповідаємо, як це працює на практиці і кому варто розглянути такий варіант.
Чиллер з тепловим насосом: принцип роботи
Чіллер з тепловим насосом відрізняється від звичайного тим, що його холодильний контур можна розвернути у зворотному напрямку. Влітку компресор стискає холодоагент, який забирає тепло з приміщення чи процесу і віддає його назовні через конденсатор. Взимку цикл змінюється: зовнішній блок працює як випарник і забирає тепло з повітря, води чи технологічної рідини, а внутрішній контур передає це тепло в систему опалення. Коротко про те, як працює чиллер з функцією теплового насоса: він виконує роль звичайного теплового насоса на базі обладнання, яке вже стоїть на об'єкті для охолодження. Режим перемикається автоматично, чотириходовим клапаном, без окремого котла, якщо систему з самого початку розраховано під це.
Звідки береться економія електроенергії
Економія електроенергії чиллера з тепловим насосом тримається на коефіцієнті трансформації (COP). У режимі обігріву типовий COP становить 3-4: на кожен кіловат електроенергії установка передає в опалення 3-4 кіловати тепла. Електричний котел чи тен віддає стільки тепла, скільки споживає електроенергії, тобто COP дорівнює одиниці. Різниця у витратах на опалення відчутна вже в перший сезон, особливо на об'єктах з великою площею чи постійним навантаженням.
Утилізація та рекуперація тепла
Утилізація тепла в чиллерах для опалення це окремий напрямок економії. У режимі охолодження чиллер відводить тепло від процесу в атмосферу через конденсатор, і воно втрачається. Рекуперація тепла чиллера як спосіб економії опалення дозволяє перехопити частину цього тепла ще до вуличного теплообмінника і направити на підігрів води для опалення чи гарячого водопостачання. На виробництвах, де охолодження працює цілий рік (харчова промисловість, фармацевтика, пластик), рекуперація іноді закриває значну частину потреби в теплі без додаткових витрат електроенергії.
Контур опалення часто працює з тим самим теплоносієм, що і контур охолодження. Ми вже розбирали це питання в статті «Як вибрати теплоносій для системи охолодження: вода чи гліколь»: вибір теплоносія напряму впливає на надійність контуру при від'ємних температурах.
Робота чиллера на обігрів при мінусових температурах
Робота чиллера на обігрів при мінусових температурах має межі. Більшість повітряних теплових насосів на базі чиллера ефективно працюють до -15...-20°C, після чого COP падає, а установці доводиться частіше розморожувати зовнішній теплообмінник. Як обігріти будівлю чиллером взимку без ризику недогріву: під час проєктування закладають резервне джерело тепла, електричне чи газове, яке вмикається автоматично при різкому падінні температури.
Переведення чиллера в режим теплового насоса без резерву можливе, якщо регіон має м'яку зиму або навантаження на опалення невелике порівняно з потужністю установки. У решті випадків комбінована схема залишається найбезпечнішим рішенням.
Погано підібраний контур може призвести не лише до втрати економії, а й до збоїв самого охолодження влітку. Про типові причини таких збоїв ми писали в матеріалі «Чому кондиціонер працює, але не охолоджує: 7 найпоширеніших причин», і частина з них актуальна і для чиллерів, що працюють в обидва боки.
Чиллер для опалення та охолодження: плюси і мінуси
Чиллер на опалення, плюси та мінуси якого варто зважити ще на етапі планування, дає підприємству одну установку замість двох окремих систем: економія на закупівлі й обслуговуванні, менше площ під котельню, менша залежність від газу. Опалення підприємства чиллером спрощує диспетчеризацію: один контур, одна автоматика, один сервісний контракт.
З мінусів: вища початкова вартість моделі з тепловим насосом, потреба в розрахунку резерву і залежність від зовнішньої температури. Для опалення комерційних об'єктів тепловим насосом рішення виправдане, якщо будівля і так потребує холодопостачання влітку: торгові центри, офіси, дата-центри, харчові виробництва.
Порівняння витрат: чиллер чи газ
Порівняння витрат на опалення чиллером чи газом залежить від тарифів у регіоні і COP моделі. Газовий котел має ККД близько 90-95%. Чиллер із COP 3,5 у режимі теплового насоса передає втричі-вчетверо більше тепла, ніж споживає електроенергії. Якщо рахувати вартість кіловат-години тепла, а не палива, чиллер часто виявляється дешевшим навіть при вищому тарифі на електроенергію, ніж на газ.
Окупність чиллера з тепловим насосом: чи варто купувати
Окупність чиллера з тепловим насосом залежить від того, чи об'єкт уже має холодильне обладнання, яке можна замінити на реверсивну модель, чи установку купують з нуля. У першому випадку різниця в ціні відбивається за один-два сезони, у другому термін зростає до трьох-п'яти років, залежно від площі та клімату регіону.
На питання, чи варто купувати чиллер з тепловим насосом, точну відповідь дає лише розрахунок теплового і холодильного навантаження. Як зменшити витрати на опалення чиллером на конкретному підприємстві, залежить від графіка роботи виробництва, наявності джерел тепла для рекуперації і суворості зими. Зниження собівартості опалення за допомогою чилера часто виявляється реалістичнішим, ніж здається на перший погляд, особливо для об'єктів із цілорічним технологічним охолодженням.
Як підібрати правильне рішення для вашого об'єкта
Вибір моделі, потужності і схеми резервування вимагає розрахунку теплових втрат будівлі та порівняння сценаріїв окупності. Помилки тут коштують дорожче, ніж консультація на старті: недостатньо потужна установка не впорається в мороз, а надто потужна не окупиться.
Фахівці T-CLIM аналізують параметри вашого об'єкта, підбирають модель чиллера з тепловим насосом під конкретне навантаження і розраховують реальний термін окупності ще до підписання договору. Звертайтеся, і ми запропонуємо рішення, яке відповідає саме вашим цифрам, а не усередненим показникам з каталогу.
Часті запитання про опалення чиллером з тепловим насосом
Відповіді фахівців T-CLIM на найпопулярніші запитання
Чи можна опалювати будівлю чиллером взимку?
Так, якщо чиллер має функцію теплового насоса і реверсивний холодильний контур. Влітку він охолоджує, а взимку конденсатор і випарник міняються ролями, і установка передає тепло з зовнішнього повітря чи теплоносія в систему опалення. Такий режим підходить об'єктам, які вже мають систему холодопостачання і хочуть використовувати те саме обладнання цілий рік.
Що вигідніше для опалення: чиллер чи газовий котел?
Залежить від тарифів у регіоні та коефіцієнта трансформації (COP) конкретної моделі. Газовий котел має ККД близько 90-95%, а чиллер з тепловим насосом при COP 3-4 передає в опалення втричі-вчетверо більше тепла, ніж споживає електроенергії. Якщо рахувати вартість кіловат-години тепла, а не вартість палива, чиллер часто виходить дешевшим, особливо з урахуванням економії на обслуговуванні окремого котла.
До яких морозів працює чиллер в режимі обігріву?
Більшість повітряних теплових насосів на базі чиллера ефективно працюють до -15...-20°C. При сильніших морозах COP падає, і установці доводиться частіше розморожувати зовнішній теплообмінник. Тому для холодних регіонів систему проєктують з резервним джерелом тепла, електричним чи газовим, яке автоматично підключається в пікові навантаження.
За скільки років окупається чиллер з тепловим насосом?
Якщо об'єкт уже має чиллер для охолодження і його можна замінити на реверсивну модель, різниця в ціні часто відбивається за один-два опалювальні сезони. Якщо установку купують з нуля, термін окупності зазвичай становить три-п'ять років залежно від площі об'єкта, поточних витрат на опалення і клімату регіону.
Чим чиллер з тепловим насосом відрізняється від звичайного?
Звичайний чиллер лише охолоджує і відводить надлишкове тепло в атмосферу через конденсатор. Модель з тепловим насосом має реверсивний контур: взимку вона забирає тепло ззовні і передає його в систему опалення, а частина установок додатково вміє рекуперувати тепло, яке інакше просто втрачалося б під час літнього охолодження.
