Высокотемпературный тепловой насос на CO2 (воздух-вода) TCAH200HH

Воздушный тепловой насос на CO2

Воздушный тепловой насос на CO2

Высокотемпературный воздушный тепловой насос на CO2 изготовлен по технической лицензии компании Mayekawa Japan, имеет полностью японскую конструкцию и предназначен для отопления и горячего водоснабжения супермаркетов, продовольственных магазинов и иных объектов розничной торговли, предприятий пищевой промышленности (в том числе мясокомбинатов) и общественного питания, заводов и фабрик, поликлиник и больниц, гостиниц, общежитий, крытых бассейнов, банных комплексов и саун, гольф-клубов и фитнес-залов.

Применение в воздушном тепловом насосе углекислого газа (в холодильной промышленности обозначается как R744) в роли природного хладагента обусловлено тем, что он:

  • безвреден для окружающей среды. Принят в качестве эталона для определения коэффициента глобального потепления различных веществ (GWP = 1). Потенциал разрушения озонового слоя ODP равен 0;
  • нетоксичен (в отличие от аммиака);
  • негорюч (в отличие от пропана);
  • невзрывоопасен.

Использование диоксида углерода (CO2) в качестве хладагента рекомендовано Программой ООН по окружающей среде (United Nations Environment Programme, UNEP). Как показали результаты исследования, проведенного сотрудниками компании «ТИКА», высокотемпературный воздушный тепловой насос на CO2 выбрасывает в атмосферу на 70% меньше углекислого газа, чем электрокотел, и на 59% — чем угольный котел.

Эмиссия углекислого газа

Популярность теплового насоса (воздух-вода) на CO2 объясняется не только экологичностью, но и его высокой энергоэффективностью и низкими эксплуатационными затратами. Согласно результатам экономического анализа, проведенного специалистами TICA на базе предприятия, производящего тушки цыплят-бройлеров, эффективность агрегата на CO2 более чем в 4 раза превышает аналогичный показатель электрического котла, в 3,1 раза — мазутного, в 1,9 раза — угольного и газового.

Расходы на эксплуатацию теплового насоса

Тепловой насос на CO2 нагревает до 65 или 90 градусов Цельсия 22—47 т воды в сутки. В первом случае производительность агрегата составляет 80 кВт, а его коэффициент энергоэффективности равняется 5, во втором — соответственно 79 кВт и 4,55. По этим показателям воздушный тепловой насос TICA является лучшим среди аналогов, представленных на рынке.

Для сравнения: спиральные чиллеры с воздушным охлаждением (тепловые насосы), использующие синтетические хладагенты, нагревают рабочую жидкость только до 55 °С, причем разница температур на входе и на выходе таких устройств составляет 5—15 градусов. На вход теплового насоса TICA может поступать обычная водопроводная или рециркулирующая вода температурой от 5 до 65 °С.

 

Транскритический цикл

В основу работы теплового насоса (воздух-вода) положен транскритический цикл. При атмосферном давлении CO2 существует только в газообразном или твердом («сухой лед») агрегатном состоянии. При давлении в 5,2 бар и температуре -56,6 °C углекислый газ достигает тройной точки и его плотность во всех трех фазах становится одинаковой, а при давлении 73,6 бар и температуре +31,1 °C (критическая точка) выравнивается плотность в жидкостной и паровой фазах. При температуре выше +31,1 °C диоксид углерода не конденсируется. Следовательно, его можно применять в качестве хладагента в диапазоне температур и давлений между тройной и критической точками.

Транскритический цикл CO2

Транскритический цикл CO2

 

Теплопроизводительность CO2

Теплопроизводительность диоксида углерода очень велика. Использующий его высокотемпературный воздушный тепловой насос TICA способен нагревать воду до 90 °C круглый год, причем для этого ему не потребуется дополнительный электронагреватель. В данном режиме коэффициент энергоэффективности теплового насоса достигает 3,1 даже при температуре окружающей среды +5 °C. Это намного выше, чем у аналогичных агрегатов, использующих традиционные синтетические хладагенты.

 

Требования к воде

Рабочая жидкость может поступать в тепловой насос непосредственно из водопровода либо из теплоизолированного резервуара. Если температура водопроводной или рециркулирующей воды на входе устройства превышает 30 °C, в целях защиты оно автоматически переводится в режим ее нагрева до 90 °C.

Тепловой насос с резервуаром

Высокотемпературный тепловой насос на CO2 не предъявляет строгих требований к качеству рабочей жидкости: для его нормального функционирования требуется обычная питьевая вода. Ее кислотность (pH) при температуре 25 °С должна находиться в пределах 7—8, а электропроводность — не превышать 30 мСм/м. Это стандартные требования для воды, используемой в системах центрального отопления и кондиционирования воздуха.

Нагрев воды до 65 градусов

 

Компрессор Mayekawa Japan

Тепловой насос TICA укомплектован инверторным компрессором CO2, выпускаемым Mayekawa Japan — лидером в области производства оборудования, использующего диоксид углерода. Данный агрегат автоматически регулирует свою рабочую частоту исходя из температуры окружающей среды, температуры доливаемой или рециркулирующей жидкости и установленного пользователем режима. Благодаря этому компрессор обеспечивает оптимальную энергоэффективность теплового насоса в зависимости от приходящейся на него нагрузки.

Компрессор CO2

 

Воздушный теплообменник (газоохладитель)

Высокоэффективный воздушный теплообменник (газоохладитель) также разработан специалистами Mayekawa. Он состоит из скрепленных между собой медных трубок, по которым противотоком подаются CO2 и вода. Данные трубки плотно прилегают друг к другу для повышения эффективности теплообмена и безопасности эксплуатации.

Теплообменник теплового насоса на CO2

 

Электронный расширительный клапан высокого давления

Электронный расширительный клапан высокого давления (High Pressure Expansion Valve, HPEV) специально разработан для отопительного оборудования и систем центрального кондиционирования воздуха, использующих диоксид углерода. В отличие от терморегулирующего вентиля, управляемый контроллером клапан отслеживает не температуру перегрева на линии всасывания, а давление CO2 на выходе из газоохладителя. Исходя из этого параметра, контроллер автоматически выдает соответствующий сигнал моторизованному приводу, который приоткрывает или закрывает сечение клапана для увеличения/уменьшения объема впрыскиваемого хладагента. Управляемый электроникой привод максимально быстро реагирует на изменяющиеся условия эксплуатации и обеспечивает высокую энергоэффективность теплового насоса.

Электронный расширительный клапан высокого давления

 

Резервуар для сжиженного диоксида углерода

Потребность в хладагенте изменяется в зависимости от нагрузки на тепловой насос. Для балансировки диоксида углерода в системе предназначен встроенный резервуар. Он обеспечивает исправную циркуляцию CO2, автоматически добавляя или уменьшая его количество в режиме реального времени. Благодаря этому система получает ровно столько хладагента, сколько необходимо для эффективного нагрева воды. В результате КПД и стабильность работы теплового насоса возрастают.

Резервуар для CO2

Вентиляторы

Два осевых вентилятора оснащены инверторными двигателями. Каждый из них бесступенчато регулирует скорость вращения рабочего колеса и его лопастей усовершенствованной формы. Благодаря этому тепловой насос автоматически варьирует расход воздуха для обеспечения наилучшего теплообмена, сокращения энергопотребления и снижения уровня шума. В холодное время года максимальный уровень шума при эксплуатации устройства составляет 66 дБ(А), в теплое — 62 дБ(А).

Японский осевой вентилятор

 

Интеллектуальная технология размораживания + газовый байпасный клапан

Тепловой насос самостоятельно определяет время для проведения автоматического размораживания. Его периодичность зависит от температуры окружающей среды, температуры испарения хладагента, времени наработки агрегата и других предустановленных параметров. В результате система управления запускает цикл размораживания только при температуре окружающей среды ниже 0 °C. В остальных случаях тепловой насос продолжает стабильно нагревать воду и не переключается на разморозку. Благодаря этому КПД агрегата в режиме нагрева рабочей жидкости превышает 90%.

Для размораживания оборудования используется газ высокой температуры, поступающий через байпасный клапан непосредственно из компрессора. Как следствие, тепловая энергия воды не расходуется, и ее температура не понижается.

Размораживание теплового насоса

 

Интеллектуальная система управления

Интеллектуальная система управления регулирует рабочую частоту компрессора, количество подаваемой воды, ее температуру и другие параметры в соответствии с заданными пользователем настройками. Это позволяет обеспечить оптимальную энергоэффективность теплового насоса. Он автоматически переключается в один из трех режимов (стандартный; режим энергосбережения; режим сильного нагрева), чтобы минимизировать энергопотребление при условии достаточного водоснабжения.

Система управления и связанные с ней многочисленные датчики (термометры, манометры, реле протока воды и др.) гарантируют надежную и стабильную работу теплового насоса на протяжении 20 лет и более. Во избежание повреждения силового электрооборудования прибор оснащен защитным автоматом, отключающим агрегат от источника питания в случае избыточного или недостаточного напряжения, перегрузки по току и т.п. (см. таблицу ниже).

Помимо того, интеллектуальная система управления следит за состоянием компрессора, вентиляторов, теплообменника. Как только с одного либо нескольких датчиков поступают электронные импульсы, свидетельствующие о перегрузке тех или иных компонентов, контроллер автоматически формирует аварийный сигнал и в целях безопасности отключает тепловой насос.

Для предотвращения доступа к системе посторонних лиц в изделии предусмотрено многоуровневое управление паролями пользователей.

Плата управления теплового насоса

 

Тепловой насос на CO2. Преимущества

Воздушный тепловой насос на CO2 характеризуется не только прекрасной энергоэффективностью и экологичностью, но и высоким уровнем безопасности во время эксплуатации. В отличие от газовых, мазутных и угольных котлов, он невзрывоопасен. Даже утечка углекислого газа (ее вероятность крайне мала!) не приведет к каким-либо негативным последствиям для экологии.

Высокотемпературный тепловой насос на CO2 (воздух-вода) не нуждается в особом техническом обслуживании: соответствующие работы раз в квартал может выполнять даже сотрудник без специальной подготовки. Все настройки регулируются автоматически в зависимости от температуры окружающей среды и температуры воды, подаваемой на вход теплового насоса. А вот управлять работой угольного, мазутного или газового котлов значительно труднее. Для этого нужен высококвалифицированный технический специалист, который будет непрерывно следить за показателями системы центрального отопления и оперативно вносить коррективы.

Для размещения теплового насоса TICA, характеризующегося довольно компактными размерами (длина — 1,9 м, ширина — 1,25 м, высота — 2,08 м), не нужно машинное отделение: устройство устанавливается на крыше либо на придомовой площадке. Разумеется, нет необходимости и в монтаже дополнительного оборудования для удаления углеродных остатков, хранения мазута и т.п., требуемого для полноценной работы соответствующих котлов.

Высокотемпературный воздушный тепловой насос на CO2 имеет модульную конструкцию и при необходимости может подключаться к аналогичным устройствам, работающим параллельно. Благодаря этому производительность системы центрального отопления на базе таких агрегатов можно довести до 360—480 кВт и более.

 

Основные характеристики воздушного теплового насоса на CO2 (модель TCAH200HH)

Источник питания 380 В 50 Гц
Температура воды на выходе устройства — 65 °С производительность в режиме нагрева 80 кВт
потребляемая мощность 15,96 кВт
расход воды 1,38 куб. м/ч
Температура воды на выходе устройства — 90 °С производительность в режиме нагрева 79 кВт
потребляемая мощность 17,35 кВт
расход воды 0,92 куб. м/ч
Максимальный ток 65 А
Максимальный уровень шума 62 дБ(А) в теплое время года
66 дБ(А) в холодное время года
Хладагент тип R744 (CO2)
объем загрузки 20 кг
Расчетное давление хладагента сторона высокого давления 15 МПа
сторона низкого давления 6,4 МПа
Компрессор мощность двигателя 25 кВт, 4 полюса
режим пуска Частотно-регулируемый пуск
Встроенный водяной насос мощность двигателя 250 Вт, 2 полюса
Гидравлическое сопротивление 80 кПа (расход воды — 1,98 куб. м/ч)
42 кПа (расход воды — 1,38 куб. м/ч)
20 кПа (расход воды — 0,92 куб. м/ч)
Воздушный теплообменник Медные трубки с алюминиевыми ребрами
Вентилятор мощность 0,75 кВт
количество 2
Разъемы для подключения труб впускной патрубок 1 для подачи воды Rc 3/4’’ (нержавеющая сталь AISI 304), для доливаемой холодной воды
впускной патрубок 2 для подачи воды Rc 3/4’’ (нержавеющая сталь марки AISI 304), для рециркулирующей воды и воды, поступающей из теплоизолированного резервуара
выпускной патрубок Rc 3/4’’ (нержавеющая сталь AISI 316)
дренажный патрубок Rc 1 1/2’’ (нержавеющая сталь марки AISI 304)
Защита От чрезмерно высокого или слишком низкого напряжения; от чрезмерно высокого давления масла; от перегрузки компрессора, насоса, вентилятора; от значительных перепадов давления; от недостаточного количества или отсутствия воды
Условия эксплуатации устройства тип жидкости Водопроводная вода
температура воды на входе устройства 5—65 °С
максимальный расход воды 1,98 куб. м/ч
давление воды на входе 0,15—0,49 МПа
температура воды на выходе устройства 65 или 90 °С
Габариты устройства длина 1900 мм
глубина 1250 мм
высота 2085 мм
Вес нетто 1344 кг
при эксплуатации 1359 кг
Диапазон рабочих температур -15…+43 °С
Гарантия 2 года (по желанию заказчика предусмотрена расширенная гарантия)

Примечание:

1. Условия испытаний при нагреве воды до 65 градусов Цельсия: температура воды на входе теплового насоса — 15 °С, температура окружающей среды — 20 °С по сухому термометру, 15 °С по влажному термометру.

2. Условия испытаний при нагреве воды до 90 градусов Цельсия: температура воды на входе теплового насоса — 15 °С, температура окружающей среды — 20 °С по сухому термометру, 15 °С по влажному термометру.

Оформить заказ вы можете по телефонам: