Устройство системы отопления за счёт тепла сточных вод

В отсутствие дешёвого топлива единственным доступным источником тепла многим видится электрический котёл. Однако такое решение экономным никак не назовёшь — высокие тарифы на электроэнергию сводят на нет сиюминутную выгоду от низкой стоимости котла. Тем более что рынок отопительного оборудования предлагает различные альтернативы электрокотлам — в частности тепловые насосы. Широкий ряд моделей позволяет гибко адаптироваться к ситуации в каждом конкретном случае. Объект, который мы рассмотрим в этой статье, — хороший пример удачного использования теплового насоса Viessmann Vitocal 300‑G в необычных обстоятельствах.

Здание очистных сооружений. Здесь размещена и котельная, питающая теплом саму постройку, и соседствующий с ней гараж

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Объект находится на территории санатория, расположенного в посёлке Нижнеивкино в Кумёнском районе Кировской области. Среди построек санатория — гараж и здание очистных сооружений. Оба здания одноэтажные, нуждающиеся в отоплении. Площадь гаража 150 м2, объём — 650 м3, а отопительная нагрузка — 20 кВт. Здание очистных сооружений чуть меньшего объёма (590 м3), его площадь — 194 м2, отопительная нагрузка — 25 кВт. Система отопления этих построек общая — между собой здания соединены теплотрассой, потери тепла которой около 2 кВт. Поскольку санаторий не газифицирован, отопление этих строений осуществлялось за счёт электрического котла мощностью 60 кВт. Однако электричество — самый дорогой ресурс для отопления, и руководство санатория начало искать другой, менее затратный вариант.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ — ИСТОЧНИК ТЕПЛА

Выбор пал на тепловой насос, который за счёт низких эксплуатационных расходов (вчетверо ниже, чем у электрического котла такой же мощности) позволил бы в долгосрочной перспективе существенно сэкономить на электроэнергии.

Погодозависимый контроллер Vitotronic 200 позволяет снизить расходы энергии за счёт снижения мощности теплового насоса в периоды потепления

Тем не менее вариант с участием теплового насоса типа «грунт­вода» был отвергнут из­за ожидаемо высоких расходов на его установку. Чтобы такой тепловой насос мог забирать тепло из почвы, необходимо пробурить скважину и установить грунтовой зонд на глубину в несколько десятков метров. К сожалению, бурение скважины обошлось бы слишком дорого, а окупилось бы нескоро. В таких условиях был предложен альтернативный источник тепла для первичного контура теплового насоса — сточные воды.

Санаторий производит около 800 м3 хозяйственно­бытовых стоков в сутки. При этом их температура даже в самый холодный месяц составляет +8 °С. Фактически в такой ситуации сточные воды — это постоянный источник тепла, использовать который можно с гораздо меньшими стартовыми затратами, чем при установке теплового насоса «грунт­вода».

Вместо неэффективного электрического котла в котельной установили тепловой насос «вода-вода» Viessmann Vitocal 300‑G

СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ

Чтобы реализовать систему отопления за счёт тепла сточных вод, во вторичный отстойник очистных сооружений установили погружной насос Wilo Drain MTC32 F 26.17/22. Его задача — перекачивать воду из отстойника в промежуточный кожухотрубный теплообменный аппарат Secespol Jad XK 12.114. В контуре между теплообменным аппаратом и тепловым насосом циркулирует незамерзающий теплоноситель с 50 %­ным содержанием этиленгликоля. Этот контур, в свою очередь, обслуживает насос Wilo Top­S 40/10. Температура подачи на конденсатор теплового насоса — 6 °С. Контур оснащён группой безопасности и расширительным баком. Также предусмотрено реле контроля защиты от замерзания, входящее в комплект переналадки теплового насоса в модификацию «вода­вода».

Вторичный отстойник системы очистных сооружений. Он служит источником тепла для теплового насоса

Сам тепловой насос и остальное оборудование котельной размещены в здании очистных сооружений. На объекте установлен тепловой насос модели Viessmann Vitocal 300‑G BW 301.A45. Он оснащён контроллером Viessmann Vitotronic 200 WO1B, поддерживающим погодозависимое управление системой отопления. Возможность коррекции температуры подачи в зависимости от изменений погодных условий позволяет ещё больше экономить электроэнергию. Тепловая мощность Vitocal 300‑G в текущих условиях достигает 50 кВт. Коэффициент энергоэффективности модели (COP) — 4,5.

Температура подачи в систему отопления — 55 °С. Теплоноситель из теплового насоса сначала поступает в буферную ёмкость Vitocell 100‑E SPVA объёмом 950 л, а оттуда — в контур системы отопления. Ёмкость служит для аккумуляции тепла и дальнейшего его расходования на нужды отопления, с тем чтобы сократить количество включений и отключений теплового насоса. Она также выполняет функцию гидравлической развязки во вторичном и отопительном контурах системы. Буферная ёмкость Vitocell 100‑E SPVA — модель, специально разработанная для использования в связке с тепловыми насосами. Эффективная круговая изоляция помогает снизить теплопотери ёмкости и дольше сохранять накопленное тепло.

Гараж санатория. Тепло в него поступает из здания очистных сооружений по проложенной теплотрассе

В системе есть только один контур отопления. В качестве отопительных приборов в нём выступают регистры. Поскольку оба отапливаемых здания не жилые и не предназначены для пребывания людей, система ГВС в них не предусмотрена.

ИТОГИ

В заключение можно сказать, что выбор теплового насоса на замену электрическому котлу оказался полностью оправданным. При наличии круглогодичного источника тепла в окружающей среде — в данном случае сточных вод — тепловой насос позволил полностью отказаться от использования электрокотла. Даже в пиковые холода мощности теплового насоса Viessmann Vitocal 300‑G BW 301.A45 хватает для компенсации теплопотерь обеих отапливаемых построек. Благодаря ему затраты на отопление гаража и здания очистных сооружений санатория удалось сократить на 75%.

Борис Николаевич Иванов, генеральный директор ООО «Балтекс СПб. Строительство и Реновации»:

Борис Николаевич, чем занимается ваша компания, какова её миссия? Как долго вы существуете на рынке?

ООО «Балтекс СПб. Строительство и Реновации» — инжиниринговая компания, основанная в 2006 году. Миссия — внедрение и продвижение энергосберегающих технологий и практических инженерных решений на их основе.

Как давно вы работаете с продукцией Viessmann? Какие преимущества этого сотрудничества могли бы отметить?

С продукцией Viessmann работаем с 2006 года. Viessmann — это не только мировой бренд, но и передовая компания в своей области. Все преимущества — в профессионализме специалистов и высоком качестве самой продукции.

Основная сфера вашей деятельности связана с установкой тепловых насосов. Это достаточно новый для России рынок, если сравнивать с рынком котлов. Насколько сейчас развито это направление в России? Как повлиял кризис на рынок тепловых насосов? Подтолкнул ли он к развитию энергоэффективных технологий или, напротив, замедлил темпы роста?

К сожалению, скачок курса валют не сказался положительно на этом направлении, скорее наоборот. Энергоэффективные технологии пробивают свой путь с трудом, и причины этого не только в кризисе.

Какими вы видите перспективы использования тепловых насосов в России в будущем?

Весь мир идёт по пути сокращения потребления углеводородов. Россия также должна понять, что их запасы не безграничны. Кроме того, тепловые насосы дают такие возможности, которых не предложит ни одна технология. Взять хотя бы наш объект в Нижнеивкино. Мы работаем для того, чтобы показать эти возможности и доказать их эффективность.

С какими ещё энергоэффективными решениями Viessmann вы работаете?

С солнечными коллекторами для приготовления горячей воды для систем ГВС.

С какими задачами вы чаще всего сталкиваетесь в своей работе? Тепловые насосы более востребованы в частном строительстве или в коммерции?

Мы видим, что корпоративный заказчик тоже обращает внимание на тепловые насосы. Если 7–10 лет назад большинство наших заказов приходилось на частное строительство, то сейчас их примерно поровну.

Обращаетесь ли вы к технологиям дистанционного управления с помощью автоматики Viessmann (диспетчеризации и т. д.)?

Безусловно. И рекомендуем эти решения как новым, так и уже состоявшимся нашим заказчикам. Почти на всех объектах, вводимых в эксплуатацию с 2015 года, установлены телекоммуникационные интерфейсы Viessmann Vitocom 100 LAN1 для дистанционного управления и контроля отопительных установок через Интернет.

Поделитесь опытом участия в мероприятиях Viessmann, проводимых для партнёров.

Представители нашей компании регулярно участвуют в мероприятиях Viessmann. И это всегда новый опыт и новые знания. Так, сотрудники нашей компании в составе делегации Viessmann в 2014 г. посетили подразделение Viessmann в Швейцарии. Цель поездки — ознакомиться с применением тепловых насосов, использующих тепло сточных вод. Помимо завода Viessmann, делегации показали несколько объектов, оборудованных тепловыми насосами, среди которых и очистные сооружения в городе Эсслинген. Полученный опыт успешно был внедрён на объекте в Нижнеивкино.

Редакция благодарит инженера ПТО ООО «Балтекс СПб. Строительство и Реновации» Людмилу Сергеевну Карпову и инженера ВКХ ЗАО «Санаторий Нижне­Ивкино» Андрея Владимировича Коряковцева за предоставленный материал.

Сайт компании ООО «Балтекс СПб. Строительство и Реновации»: www.spb­balteks.ru

Сайт ЗАО «Санаторий Нижне­Ивкино»: www.n‑ivkino.ru

Сайт компании «Виссманн»: www.viessmann.ru

Статья опубликована в объединённом выпуске «Весна 2018»
журналов «Инструменты» + «Всё для стройки и ремонта» + «GardenTools»
серии «Потребитель».

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь.

Июнь 2018 года