Производство солнечных коллекторов и тепловых насосов Vaillant в Германии (Гельзенкирхен, Gelsenkirchen)

Экскурсия по заводу в Гельзенкирхене длится примерно два часа. На этом предприятии группа Vaillant производит тепловые насосы geoTherm plus всех типов («рассол­-вода», «вода­вода» и «воздух-­вода») с диапазоном мощностей от 6 до 63 кВт; плоские солнечные коллекторы auroTherm в вертикальном и горизонтальном исполнении, в том числе самоопорожняющиеся; когенерационные установки ecoPower 3,0 и 4,7; рекуператоры тепла recoVair и напольные конденсационные котлы мощностью 80–280 кВт. Всё это оборудование представлено в демо­зале рабочего цеха предприятия.

Также существует отдельный цех, где производят детали для устаревших моделей. Сам Йохан Вайллант дал обещание конечным потребителям, что в случае снятия с производства какого­либо прибора запчасти к нему будут изготавливаться ещё 15 лет.

Редакция журнала «Потребитель. Всё для стройки и ремонта» и сайта www.master-forum.ru предлагает вам репортаж о производстве солнечных коллекторов и тепловых насосов Vaillant в г. Гельзенкирхен (Gelsenkirchen), Германия.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПОРЯДКА

На заводе реализована так называемая система светофора, которая даёт понимание о срочности выполнения той или иной операции: каждый рабочий имеет индивидуальный номер, согласно которому находит для себя задание на стойке заказов в ячейке соответствующего цвета. Красная ячейка — для срочных заказов.

Завод работает по принципу логистической концепции Just in Time, когда материалы и компоненты поступают точно к назначенному сроку для сборки готовой продукции, а количество производимого оборудования чётко соответствует числу предзаказов. Это исключает перепроизводство и оптимизирует рабочее время и затраты.

Солнечные панели почти полностью делают роботы. Для сборки другого оборудования установлены линии конвейерного типа, когда тележка с прибором переходит от одного сотрудника к другому и каждый из них выполняет свою задачу, либо по технологии One Piece Flow («один котёл — один мастер»), когда все операции последовательно осуществляет один сотрудник.

ОЕМ ­производства на заводе нет. Vaillant Group всё делает только для собственных марок. Это касается и других производств компании, локализованных в разных странах ЕС.

MADE IN GERMANY

Именно эту надпись хочет видеть большая часть потребителей энергоэффективной техники. Vaillant по­прежнему имеет заводы в Германии и уже 140 лет выпускает на них технику, идущую на экспорт в разные страны, в том числе в Россию. В Европе у «Вайлант» десять производственных площадок, из которых четыре — в Германии. И все эти годы не возникает сомнения, что «сделанное в Германии»– сделано надёжно, работает экономично, безопасно и выполнено из качественных материалов.

В группу Vaillant входит восемь торговых марок. Vaillant относится к премиум­сегменту, продукция под этим брендом продаётся на рынках всех стран, остальные семь марок (Protherm, Saunier Duval, awb, Bulex, Glow­worm, Demir Dokum, Hermann) представлены на рынках разных стран и позиционируются в среднем или бюджетном ценовых сегментах. Самое премиальное в группе оборудование предлагается под маркой Vaillant — тепловые насосы, солнечные коллекторы, установки когенерации и т. д. — с бескомпромиссно высоким качеством исполнения. Реализация коллекторов с завода в Гельзенкирхене осуществляется под марками Vaillant и Saunier Duval в различных вариантах исполнения, основные рынки сбыта — Германия, Испания, Франция, Великобритания, Австрия и Нидерланды, а также восточноевропейские страны.

Прим. ред. — У Vaillant заяц не только на логотипе — на лужайке перед заводом прыгают настоящие «домашние» зайцы

КОЛЛЕКТОРОВ МНОГО, НО VAILLANT ОДИН

Группа Vaillant начала делать солнечные коллекторы в Гельзенкирхене в 2008 году, однако сам завод появился в 1987‑м, но специализировался на выпуске настенных котлов и газовых водонагревателей проточного типа. Сегодня автоматизированные роботы с высокой точностью собирают плоские солнечные панели и проводят обязательную компьютерную диагностику по всем параметрам.

Но прежде чем рассказать о самом производственном процессе, кратко остановимся на строении плоского солнечного коллектора Vaillant auroTherm. Корпус устройства выполнен из алюминиевой рамы, анодированной в чёрный цвет. Подложка (задняя стенка) — также из алюминия. Применение этого металла делает конструкцию лёгкой и надёжно защищает внутренние элементы от воздействия окружающей среды. В качестве теплоизоляции проложен слой не содержащей фторхлор­углеводороды минеральной ваты толщиной 40 мм — половина от полной высоты панели. Для сбора солнечной энергии Vaillant использует алюминиево­медный абсорбер с высокоселективным покрытием. Инженеры компании борются за каждую десятую долю процента солнечного света. Селективный слой абсорберов Vaillant обладает высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии (95±2 %) и одновременно низким уровнем инфракрасного излучения (порядка 5÷10 %). Нагреваясь, покрытие излучает тепловую энергию, основная мощность которой находится в ИК­-диапазоне (а данный спектр излучения уже практически не пропускается стеклом). В связи с этим преобразованная энергия почти не излучается поглощающей панелью. Так достигается аккумуляция солнечной энергии внутри коллектора. Кстати, в облачную погоду разница в эффективности солнечных коллекторов с селективным покрытием абсорбера и без него может достигать 45 %. Тепло от абсорбера передаётся системе медных трубок, изогнутых в виде меандра («змеевика»).

Сверху абсорбер закрыт структурированным антирефлексным стеклом специального противоударного и противоосколочного исполнения, повышенной прозрачности, с минимальным содержанием металлов, толщиной 3,2 мм. Его пропускная способность составляет 91±2 % (на поглощение теряется 1 % светового потока, а на отражение от наружной и внутренней поверхностей — по 4 %). Для сравнения: у обычных оконных стёкол коэффициент светопропускания составляет примерно 80–85 %. Каждый лишний процент здесь важен, и инженеры Vaillant постоянно ведут разработки в области совершенствования «солнечного» стекла. Антирефлексное стекло актуально для использования в странах северных и средних широт, где мало солнечных дней, например в Германии их в году 180–195. Для южных стран (Испания, Африка, Италия и т. д.) Vaillant предлагает коллекторы с почти прозрачным стеклом. В среднем плоский коллектор аккумулирует 1350 кВт часов энергии в год (нормированные климатические условия Германии) и сокращает тем самым вредные выбросы CO2 в атмосферу на 450 кг.

Корпус коллектора тщательно герметизирован. Это препятствует попаданию внутрь пыли, увеличивает коррозионную стойкость элементов, препятствует образованию конденсата на внутренней поверхности стекла. Конденсат в соответствии с законами физики выпадает по утрам и препятствует прохождению солнечных лучей. Днём он, конечно, испарится, но до этого панель будет работать не в полную силу. Именно поэтому крайне важно качественно герметизировать корпус.

Все патрубки для гибкого монтажа исполнены для паяных соединений или рекомендуемых фирмой Vaillant резьбовых соединений с обжимными кольцами. Vaillant делает панели как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении. За счёт расположенной по центру гильзы щупа и симметрии внутренней конструкции коллекторное поле можно расположить по­разному.

У Vaillant есть и вакуумные коллекторы, но они изготавливаются во Франции, на заводе в Нанте (Nantes).

Производителей коллекторов в мире огромное количество, но качество материалов и технологии производства играют решающую роль в эффективности и долговечности работы прибора в соответствии с заявленными производителем характеристиками.

Компания Vaillant выпускает и все необходимые компоненты для создания гелиосистем: от теплоносителя и комплектов для монтажа до баков‑водонагревателей и систем управления. Возможно использование гелиосистем для подогрева бассейнов, совместной работы с системами отопления Vaillant, в том числе и для поддержки отопления. Все эти устройства приобретаются по отдельности исходя из особенностей конкретных проектов. Также компания предлагает готовые наборы — комплекты гелиосистем.

	На заводе в Гельзенкирхене также производятся рекуператоры тепла recoVair. Манфред Зевальд (Manfred Seewald), экскурсовод по производству, показывает новую модель рекуператора с пропускной способностью воздуха до 360 м3
	Склад запчастей для моделей котлов, солнечных коллекторов и тепловых насосов, снятых с производства

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Для производства солнечных панелей, тепловых насосов, котлов и другого оборудования Vaillant используются медные бесшовные трубы круглого сечения. Медь перерабатывают прямо на заводе, там же трубки автоматически «вытягивают» в специальных машинах и гнут с помощью трубогибочных станков. Форма трубки и качество сварки тщательно проверяется в тестовой машине посредством особой программы (её стоимость 60 000 (!) евро). Трубка помещается в инспекционную камеру, а на экран выводится её трёхмерное изображение. Программа самостоятельно сканирует все параметры изделия и конфигурацию изгибов с точностью до микрометра. При обнаружении расхождений подаётся сигнал красного цвета.

«Змеевики» для коллекторов гнут большие автоматизированные установки. Медь в виде трубки, намотанной на катушку, поступает в машину, которая отрезает заготовку нужной длины и затем придаёт ей форму согласно заданным параметрам, вымеряя радиусы сгиба до миллиметра. На следующем этапе к «змеевику» привариваются соединительные муфты для подвода внешних присоединительных труб с теплоносителем. Затем готовая конструкция проверяется на герметичность и поступает на участок сборки абсорбера, где посредством точечной лазерной сварки медный «змеевик» приваривается к цельному алюминиевому листу. Трубку такая сварка не повреждает, но держит надёжно. Другая сторона абсорбера покрыта защитной плёнкой, её снимут уже на финальном этапе сборки коллектора. Готовые абсорберы укладывают в палеты и перевозят непосредственно на место сборки солнечных панелей.

	Медь перерабатывают прямо на заводе. Трубки автоматически «вытягивают» и гнут с помощью трубогибочных станков.
	В инспекционной камере каждая трубка проходит проверку, специальная программа сканирует её 3D-изображение и вымеряет все параметры с точностью до микрона

НАГРАДА Red Dot

В 2009 году солнечные коллекторы Vaillant auroTherm, auroTherm exclusiv и комплект auroStep plus были удостоены международной награды Red Dot Design Award. Она выдаётся немецким институтом «Центр Дизайна» в Северной Вестфалии (а с 2005 года и центром дизайна Сингапура) и считается одной из самых престижных наград в области дизайна в мире. Критерии оценки: инновационность, функциональность, качество и эргономика продукта.

ПРОВЕРЕНО — РАБОТАЕТ!

Помимо поэтапного контроля во время сборки, финально в аудите отгруженного товара проверяется 1 % солнечных панелей. Кроме того, компания Vaillant ежегодно проводит так называемое австралийское испытание — солнечный коллектор в специальной камере обстреливается в 22 точках ледяным шариком радиусом 3 см со скоростью 80 км/ч. Нагрузка, которую испытывает коллектор во время такого теста, составляет примерно 1300 кг. Vaillant тем самым даёт уверенность, что коллектор не будет повреждён во время града, который и в Германии, и в России не редкость.

И конечно же, коллекторы соответствуют международному стандарту EN 12975, предусматривающему ряд тестов, имитирующих 20‑летнюю эксплуатацию при сохранении заявленных высоких параметров работы. В Европе коллекторам, прошедшим тесты по данному стандарту, выдаётся сертификат Solar Keymark.

	Для коллекторов медь в виде трубки, намотанной на катушку, поступает в машину, которая придаёт заготовке форму меандра
	Процесс сгибания трубок
	К медному «змеевику» приваривают муфты для подвода внешних присоединительных труб с теплоносителем и затем проверяют конструкцию на герметичность. Всё делают машины — сотрудник цеха только перекатывает тележку с оборудованием от стенда к стенду
	С помощью точечной лазерной сварки медный «змеевик» приваривается к цельному алюминиевому листу абсорбера

К ДИРЕКТИВЕ ErP — ГОТОВЫ!

Согласно новой директиве ЕС, направленной на экологичность и эффективное расходование энергии, с европейского рынка в ближайшем будущем должна исчезнуть техника с низким КПД и высоким уровнем выброса вредных веществ. Концепция подразумевает постепенное (вплоть до 2020 года) повышение требований к эффективности приборов, потребляющих энергию — Energyrelated Products (ErP), куда относятся установки ГВС и кондиционирования, а также отопительное оборудование. С 2015 года продукция, не отвечающая требованиям новой директивы, не сможет продаваться на территории ЕС. Так, в Европе под запрет попадут обычные конвекционные котлы, столь популярные у нас в России. Производители техники должны будут рассчитывать не только номинальное, но и сезонное энергопотребление, наиболее приближенное к реальному. Также ЕС планирует ввести специальную маркировку, отображающую потребление энергии.

Vaillant Group уже готова к внедрению нового регламента. Компания уделяет большое внимание разработке специальной документации на оборудование. А её портфель включает огромное количество энергоэффективной техники — все виды тепловых насосов, конденсационные котлы различной мощности, установки когенерации и т. д. И всё это также производится в Гельзенкирхене.

Ганс-Иоаким Бартш (Hans-Joachim Bartsch), начальник производственного цеха (Supervisor of production area IMGE-P — Meister Werk Gelsenkirchen) При работе в две смены завод в Гельзенкирхене производит до 55 000 солнечных коллекторов в год. Ещё 25 000 панелей с прозрачным стеклом для южных регионов выпускается ежегодно в Нанте (Франция). Таким образом, за год предприятия группы Vaillant выпускают около 80 000 солнечных коллекторов. Ноябрь, декабрь и январь — месяцы высокого сезона, когда линия загружена на полную мощность. Помимо коллекторов, здесь, в Гельзенкирхене, собирают тепловые насосы, рекуператоры и конденсационные котлы. Максимальная производственная мощность завода — 130 000 единиц оборудования в год при работе в три смены. Завод работает на страны Западной и Центральной Европы, Скандинавию, на восточные рынки, включающие Россию и Южную Корею. А вот завод в Нанте ориентирован исключительно на южные регионы Европы: Испанию, Италию и Францию.

ВКАЛЫВАЮТ РОБОТЫ…

На процесс сборки коллекторов можно смотреть до бесконечности — здесь работают роботы-манипуляторы, чьи движения отточены и совершенны. Они подают и ориентируют элементы, следят за их сопряжением и закреплением, ведут контроль наличия составляющих и качества выполняемых операций, осуществляют приёмку готовых изделий. Они почти полностью заменяют рабочих сборочного конвейера. Одновременно производится не менее 10 операций, хотя сама линия по протяжённости небольшая. Инвестиции в неё составили около 5 млн евро. Практически весь процесс автоматизирован. В то время как первый робот на одном конце конвейера собирает раму коллектора, второй наклеивает шильд Vaillant, на другом конце линии последний робот уже герметизирует стекло солнечной панели и отправляет готовый коллектор на упаковку.

Если кратко рассмотреть производственный процесс, то можно выделить следующие стадии: сборка алюминиевого каркаса из направляющих и подложки с последующей сваркой и герметизацией, установка минеральной теплоизоляции и панели абсорбера, монтаж стекла и финальная герметизация коллектора. Пустых мест на конвейере нет — как только робот выполнил операцию и передал продукт на следующий этап, на освободившемся месте уже появилось новое изделие. Полное время производства плоского солнечного коллектора, начиная от изгиба медных трубок и заканчивая упаковкой, — 2,5 часа.

Роботизация сборочной линии и автоматизация операций позволила Vaillant в 7–10 раз повысить производительность труда, а также снизить себестоимость продукции. И главное преимущество использования роботов‑манипуляторов — стабильно высокое качество сборки, точность позиционирования достигает значения ±0,06 мм.

	Сборка солнечных панелей Vaillant практически полностью роботизирована
	Первый робот собирает раму коллектора. Конструкция сваривается и герметизируется. Рама с застывающим герметиком уезжает по конвейеру, а робот уже приступает к сбору новой рамки
	Одновременно другой робот подготавливает сварные элементы и наклеивает на них шильд Vaillant. Сварная рама придаёт конструкции жёсткость
	В раму с герметиком помещается алюминиевая пластина — задняя стенка коллектора. Время застывания герметика — 5 минут, после чего конструкция становится монолитной
	Корпус коллектора Vaillant сделан из алюминия. Этот материал лёгкий и не подвержен коррозии, а значит, коллектор на крыше всегда будет выглядеть, как новенький
	В нижний настил коллектора укладывается слой минеральной ваты, затем приворачиваются зажимные профили для дальнейшего монтажа панели на крышу (здесь используется ручной труд)
	И наконец, монтаж самой главной составляющей — фирменного абсорбера с высокоселективным покрытием.
	Тепло от абсорбера передаётся системе медных трубок, а от них — теплоносителю. Слой качественной теплоизоляции минимизирует утечки тепла через корпус
	С поверхности абсорбера снимают защитную плёнку. Прикасаться руками к поверхности нельзя, чтобы не испортить её и не нарушить «поглощающие свойства». Человек здесь работает в специальных перчатках, чтобы не оставить отпечатков пальцев
	Коллектор с установленным абсорбером уезжает снова к роботам
	На следующей станции рабочий персонал готовит для роботов стёкла. Все операции делают только с помощью манипуляторов — чтобы исключить случайное загрязнение стёкол. Стекло автоматически уезжает к роботам
	Движения робота отточены — он берёт стекло, помещает его над абсорбером и сверху прижимает специальными весами.
	Панель со стеклом передвигается на станцию с роботом‑герметизатором. Тщательная герметизация исключает попадание влаги и возможное запотевание коллектора во время эксплуатации
	Пространство между стеклом и рамой заполняется герметиком. А на соседнем месте уже появляется новая рама с абсорбером, для которого другой робот готовит новое стекло
	Каждый раз штуцер робота-герметика протирается, чтобы удалить остатки подсохнувшего от предыдущей операции герметика. Важны все детали, даже мельчайшие
	Солнечная панель почти готова. Но на поверхности стекла ещё лежат грузы. Их положил робот, чтобы стекло не провисало и не сдвинулось в слое герметика во время движения по конвейеру. Пять минут — и герметик полностью застынет. Коллектор готов!
	С поверхности рамы рабочие удаляют остатки герметика, на стекло накладывают специальную плёнку.
	Плёнку снимет монтажная бригада уже после установки солнечного коллектора на крыше дома покупателя
	Только роботы могут так работать — без ошибок, без отдыха, каждый раз одинаково чётко выполняя повторяющиеся операции, чтобы качество всегда было на высоте. Полное производство коллектора занимает 2,5 часа. Казалось бы — долго. Зато надёжно, на долгие годы

КОНДЕНСАЦИОННЫЕ КОТЛЫ

Настенные конденсационные котлы Vaillant (от 14 до 65 кВт) производятся, как уже говорилось, по технологии One Piece Flow, что означает «один котёл — один мастер». Прибор от начала до конца собирает один сотрудник, который перемещается с объектом сборки от одной монтажной станции к другой. На каждом этапе имеется наглядная инструкция с последовательностью сборки. Таким образом, рабочие несут персональную ответственность за функционирование котла, а в случае брака система позволяет легко найти виновного. Для Vaillant ручная работа — в приоритете. На заводе в центральном офисе в Ремшайде оборудование в большей степени собирается по такому же принципу. Готовые котлы «подвешивают» на кронштейны и отправляют на испытательный стенд, где полностью проверяются все узлы подключения.

Одна из монтажных станций по сборке напольных конденсационных котлов большой мощности (80–280 кВт) оснащена системой AMS (Assembly Management System). На этом участке происходит монтаж газовой арматуры, при этом порядок выполняемых операций выводится на монитор. Также на дисплее отображается результат сборки, указывается даже число оборотов, сделанных шуруповёртом. AMS распознаёт последовательность операций, и если сотрудник её нарушает (например, не в том порядке закручивает шурупы), то автоматика блокирует прибор и не разрешает продолжать дальнейшую сборку. Рабочий будет вынужден переделать операцию, чтобы получить одобрение системы для перехода к дальнейшим действиям. Таким образом, на самом ответственном участке сборки реализован пошаговый контроль. Кстати, на заводе в Словакии, где группа Vaillant собирает котлы марки Protherm, системой AMS оборудованы все рабочие станции, и автоматика полностью и на каждом этапе контролирует процессы сборки.

Все комплектующие, которые рабочий берёт из лотков, снабжены штрихкодом. Каждую деталь рабочий должен отсканировать перед монтажом. После полной сборки изделия штрихкоды архивируются, и спустя годы можно узнать, кто собирал тот или иной котёл.

В аудите отгруженного товара, оснащённого газовой арматурой, Vaillant Group проверяет 2 % оборудования. Среди техники, не работающей на газе, проверяется 1 % готовой продукции.

На сборку конденсационного котла уходит примерно 60 минут, точное время зависит от мощности прибора.

	Настенные конденсационные котлы Vaillant производятся по технологии One Piece Flow, что означает «один котёл — один мастер». Каждый собранный готовый котёл тестируется и только потом упаковывается
	Монтажная станция по сборке напольных конденсационных котлов Vaillant большой мощности (80–280 кВт)

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Они работают по принципу холодильника, который забирает тепло изнутри охлаждаемой камеры и выводит его наружу. Это происходит благодаря хладагенту, циркулирующему в задней стенке холодильника и испаряющемуся уже при температуре холодильной камеры. Для перехода из жидкого в газообразное состояние требуется энергия, которая в данном случае отбирается из холодильной камеры, то есть охлаждение происходит за счёт испарения. В случае с тепловым насосом в качестве холодильной камеры выступает окружающая среда. В результате с помощью теплового насоса вода системы отопления нагревается за счёт охлаждения от окружающей среды (отбора у неё тепла). Выделяют несколько типов тепловых насосов — в зависимости от того, что они используют в качестве источника энергии — «рассол (грунт)-вода», «вода-вода», «воздух-вода».

Vaillant производит все типы тепловых насосов. Контур хладагента (компрессор, теплообменник и т. д.) также собирается по принципу One Piece Flow — одним мастером. Затем компрессор наполняют хладогентом и конструкция поступает на испытательный стенд. Все места пайки внимательно проверяются в автоматическом режиме, после чего трубки контура тщательно изолируют теплоизоляционным материалом. Последующие действия сводятся непосредственно к сборке самого теплового насоса: устанавливается облицовка контура хладагента, изоляция, электронная плата, бойлер (в моделях с бойлером) и т. д. По завершении сборки оборудование проходит тестирование на испытательном стенде. Если программа где-то обнаруживает негерметичное соединение, она подаёт цветовой сигнал. Если тестирование проходит успешно, тепловой насос упаковывают и готовят к отгрузке на склад.

На сборку теплового насоса уходит от 90 до 160 минут (в зависимости от мощности).

	Линия сборки теплового насоса Vaillant. Сначала собирается контур хладагента. На специальном стенде проверяется герметичность пайки и затем компрессор заполняется хладагентом. Каждая единица оборудования тестируется в специальной камере и только потом поступает на упаковку

Редакция журнала «Потребитель. Всё для стройки и ремонта» и сайта www.master-forum.ru благодарит российское представительство Vaillant Group Rus и лично его генерального директора Максима Шахова за приглашение и организацию поездки в Германию на заводы компании Vaillant.

Статья опубликована в летнем выпуске журнала «Потребитель. Всё для стройки и ремонта» ЛЕТО 2014