Свидетельство о допуске к работам
Свидетельство о праве осуществления деятельности в области энергетического обследования
Ведомости строительного комплекса и ЖКХ №2 2011 г.
Статья в журнале "Энергосбережение в Саратовской области" № 4 2010 г.
Федеральный закон от 23.11.2009 г. "Об энергосбережении..."
А.В. СУСЛОВ О востребованности, работоспособности и окупаемости воздушных тепловых насосов в условиях России
Руководство по эксплуатации тепловых насосов "Octopus"
Руководство по эксплуатации солнечного коллектора

Анализ перспектив воздушных* тепловых насосов в России

А.В. СУСЛОВ

* Воздушные тепловые насосы – Air Source Heat Pump (ASHP) – тепловые насосы, использующие воздух вкачестве источника низкопотенциального тепла.

 

Успех столь активно обсуждаемых сегодня на всех уровнях мер по энергосбережению во многом зависит от того, насколько они будут поняты и приняты непосредственным потребителем. Между тем на доходчивом для рядового потребителя уровне ничего, кроме обязательной замены обычных осветительных приборов энергосберегающими, кажется, не предлагается. В то же время не менее значительный ресурс энергосбережения уже давно и буквально повсеместно в прямом и в переносном смыслах просто «витает в воздухе». Парадоксально то, что, хотя многим уже и доводилось слышать об экономии и прочих выгодах этого ресурса, воспользоваться им не позволяет искаженное представление о его реальных технических возможностях в России.
С момента презентации в нашей стране в конце 2006 г. Сплит системы Altherma фирмы Daikin – первой, официально позиционированной в качестве воздушного теплового насоса, предназначенного для круглогодичного теплоснабжения в условиях российского климата, прошло уже три года.
Опыта практического применения низкотемпературных воздушных тепловых насосов у нас тогда не было, желающих стать первопроходцами или опровергнуть реальность открывшейся перспективы, учитывая авторитет производителя, тогда не нашлось. Сама возможность существования подобного оборудования вызывала сомнения. Наиболее приемлемым казалось ограничиться осторожным суждением, что если эта техника вообще работоспособна на территории России, то для практического использования подходит разве что для Сочи, а для прочих регионов, по-видимому, будет весьма мало эффективна. Кроме того, она, вероятнее всего, дороже традиционного теплового оборудования, а поэтому внятной коммерческой перспективы сама эта тема иметь у нас не может.
В дальнейшем такой подход приобрел статус официального, формирующего общественное отношение к теме, и отодвинул возможность освоения низкотемпературных воздушных тепловых насосов для нас до первого успешного практического опыта использования в период отопительного сезона 2008–2009 гг. суперобогревателя Zubadan. С этого момента и берет начало в России практика использования воздушных тепловых насосов для теплоснабжения.

 

Европейский рынок ТН

Поскольку низкотемпературные воздушные тепловые насосы пришли к нам из Европы, где они появились чуть раньше, интересна ситуация на европейском рынке тепловых насосов с 2005 г. На втором форуме Европейской ассоциации тепловых насосовEuropean Heat Pump Association (EHPA), состоявшемся в мае 2009 г. в австрийском городе Линц, был представлен доклад об исследовании рынка за последние годы, основанный на статистике по семи странам: Австрии, Финляндии, Франции, Германии, Норвегии, Швеции и Швейцарии. Согласно этому исследованию динамика европейского рынка тепловых насосов в целом и по каждой из семи названных стран выглядит следующим образом (рис. 1).

 За последние четыре года в Европе произошел 121%-ный прирост общего объема продаж тепловых насосов, обеспеченный в основном Францией, Германией и тремя Скандинавскими странами. Общий объем продаж тепловых насосов в семи европейских странах достиг в 2008 г. 547 000 единиц. И то, что наибольший прирост – 50% – пришелся на год начала кризиса, является, по-видимому, естественным общественным откликом на глобальный экономический вызов и показывает, что тепловые насосы – сугубо специфическая сфера, на которую повсеместный экономический спад действует положительным образом.
Кризис повышает актуальность использования тепловых насосов, а следовательно, и их востребованность.
На рис. 2 приведены диаграммы, демонстрирующие рост популярности тепловых насосов в рассматриваемых странах в 2005–2008 гг.

Наибольший спрос на тепловые насосы отмечен у жителей Скандинавских стран:

  • самой обеспеченной углеводородными энергоносителями Норвегии;
  • самой продвинутой в Европе в плане ТН Швеции;
  • самой энергобережливой Финляндии.

Поэтому логичен и однозначен важный для нас вывод:
Использование тепловых насосов актуальнее там, где требуется и соответственно расходуется больше тепла, в первую очередь в странах с холодным климатом.
Россия же остается сегодня уже единственной страной, которая никак не участвует в этом процессе и не имеет к нему практически никакого отношения.

Рынок воздушных ТН в странах Северной Европы

До конца прошлого века считалось, что в странах с холодным климатом только тепловые насосы, использующие грунт как источник низкопотенциального тепла, подходят для круглогодичного теплоснабжения. Появление в начале 2000-х годов в Европе низкотемпературных воздушных тепловых насосов в корне изменило это суждение, а соответственно и структуру рынка. В последние годы на европейском рынке воздушные тепловые насосы уверенно вытесняют гораздо более дорогие по первоначальным затратам грунтовые в логически более оправданную для них нишу, преимущественно в крупные теплонасосные установки.
В 2008 г. доля продажи воздушных тепловых насосов в Европе за счет соответствующего сокращения продаж грунтовых тепловых насосов выросла по сравнению с 2005 г. с 26 до 63%.
Рассмотрим, как эта тенденция проявилась в Скандинавских странах.
4–5 июня 2009 г. в Осло прошла крупнейшая в Норвегии конференция в области возобновляемых источников энергии под примечательным для нас названием «Дни северного теплового насоса» (Nordiske Varmepumpedager). Центральной темой были соответствующие достижения и опыт скандинавских стран.

Рынок воздушных тепловых насосов в Швеции

В презентации первой в Европе лаборатории, аккредитованной для испытаний тепловых насосов, Шведского технического исследовательского института (SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut), приводится график, иллюстрирующий хронологию совершенствования воздушных тепловых насосов (рис. 3).

На графике показано, как с годами повышался показатель энергоэффективности воздушных тепловых насосов (коэффициент преобразования μ) при наиболее характерном для стран с холодным климатом перепаде наружной и внутренней температур (+2/+20°C). Становится понятно, что столь поразительный рост популярности современных воздушных тепловых насосов достигнут потому, что μ удалось повысить чуть ли не вдвое – до уровня 3,5 и выше, а температуру эксплуатации, которую можно гарантировать европейским потребителям, довести до –25 и даже –30°С.
По данным Шведской ассоциации тепловых насосов (SVEP), из общего числа имеющихся в Швеции более 1350000 тепловых насосов более 700000 было установлено после 2000 г. В 1998–1999 гг. доля тепловых насосов «воздух–воздух» вообще не заметна на фоне грунтовых, составлявших тогда основу шведского рынка. Но уже в 2005 г. тепловые насосы «воздух–воздух» становится явно больше, чем грунтовых.
В 2008 г. (рис. 4) на 81% воздушных тепловых насосов, проданных в Швеции, приходится только 19% грунтовых (соотношение более чем 4:1 в пользу воздушных).

Рынок воздушных тепловых насосов в Финляндии

Если в 2001 г. из 30 000 тепловых насосов, проданных в Финляндии, всего лишь 5000 были тепловые насосы «воздух–воздух», то к 2003 г. их становится явно больше. Статистика продаж за последние четыре года представлена в таблице 1.

Здесь в 2008 г. соотношение воздушные/грунтовые тепловые насосы становится уже 7:1, несмотря на бесчисленное множество озер – дешевого, легко мобилизуемого и надежного источника низкопотенциального тепла для тепловых насосов. Появление буквально в последние годы низкотемпературных воздушных тепловых насосов «воздух–вода» стало причиной бурного роста спроса на них, с одной стороны (прирост за 2008 г. 456%!), и некоторого падения продаж тепловых насосов на вытяжном воздухе (–12%) – с другой. Прирост продаж грунтовых тепловых насосов (42%), по-видимому, инициирован благоприятным отношением в обществе к самой технологии в целом.

Рынок воздушных тепловых насосов в Норвегии

В тщательно и скрупулезно подготовленной презентации Норвежской ассоциации тепловых насосов NOVAP была представлена буквально поштучная статистика продаж по каждому из типов тепловых насосов за 17 лет.
Помимо конкретных фактических данных указаны годы, в которые производились акции поддержки отрасли (1992, 2003, 2006). Следует заметить, что акции имели эпизодический характер и касались в основном наиболее дорогих в установке грунтовых тепловых насосов, доля которых на норвежском рынке всегда была весьма незначительна. Для воздушных тепловых насосов в настоящий момент поддержка заключается в рассрочке до трех лет, в течение которых процент по рассрочке компенсируется за счет полученной экономии.
Данные о продажах в последние 4 года сведены в таблице 2.

Соотношение продаж воздушных и грунтовых тепловых насосов в Норвегии в 2008 г. дошло до рекордных 24:1.
Реакция рынка Норвегии на появление низкотемпературных воздушных тепловых насосов «воздух–вода» подтверждает тезис о том, что у этого типа тепловых насосов на рынке стран Северной Европы перспективы особенно обнадеживающие (рис. 5).

Рынок воздушных тепловых насосов в Эстонии

Для полноты анализа рассмотрим ситуацию на рынке тепловых насосов еще одной северной страны – Эстонии, которая официально не участвовала в конференциях в Линце и Осло, но где также имеется национальная ассоциация по тепловым насосам – ESPEL. Динамика и структура рынка тепловых насосов в Эстонии, отслеживаемые также крайне аккуратно, приведены в таблице 3.

По уровню продаж на 10 000 жителей Эстония занимает четвертое место в Европе. В структуре продаж очевидна та же тенденция – спад продаж тепловых насосов на вытяжном воздухе на фоне уверенного роста систем «воздух–вода». При том, что за последние четыре года продажи тепловых насосов «воздух–воздух» увеличились более чем в 8 раз, достигнув в процентном отношении шведского уровня, продажи грунтовых тепловых насосов выросли менее чем вдвое, а в 2008 г. в этом сегменте наблюдался заметный спад продаж (–11,8%).
Эстония, как мы видим, нисколько не выпадает из общей статистики стран Северной Европы, окончательно подтверждая неочевидный ранее, но особенно важный для предстоящего российского опыта вывод :
Суровость климата не является ограничением для применения современных воздушных тепловых насосов, поскольку в странах Северной Европы они наиболее широко востребованы, а их доля в общем объеме рынка увеличивается наиболее быстрыми темпами.

Воздушные тепловые насосы в России

Однако при обсуждении темы часто приходится сталкиваться со скорее эмоциональным суждением о том, что по-настоящему холодная страна в Европе все же только одна – Россия, а остальные если и холодные, то лишь «умеренно». В официальном рейтинге самых холодных европейских стран Россия стоит на первом месте, так как в ней отмечена самая низкая температура (–55°C, Коми, Усть-Щугер). Но, к счастью, климат у нас достаточно разнообразен, а в Коми проживает лишь незначительная часть населения. Поскольку работоспособность и целесообразность низкотемпературных воздушных тепловых насосов в условиях Подмосковья обоснованы теоретически и подтверждены практически, то и в других регионах РФ они тем более работоспособны и целесообразны, о чем свидетельствуют данные таблице 4

Потенциальный рынок только этих регионов РФ примерно в полтора раза больше совместного рынка стран Северной Европы. Оценить потенциал такого рынка можно, исходя хотя бы из того, что, например, в Финляндии в 2008 г. одних только тепловых насосов «воздух–воздух» было продано на сумму около 75 млн евро.
Температура ожижения R410A, применяемого в низкотемпературных воздушных тепловых насосах, при атмосферном давлении около –52°C. И если при использовании воздушных тепловых насосов в Усть-Щугере еще можно вести речь о каких-то ограничениях, то в более обжитых районах вопрос об ограничениях исключен категорически даже на теоретическом уровне.

Можно лишь заметить, что континентальному климату Евразии помимо более холодных зим присуще еще и более жаркое лето, что делает использование воздушных ТН для значительной части территории России еще целесообразнее из-за необходимости кондиционирования.
Вопреки широко почему-то распространенному у нас мнению при –20°C в воздухе остается еще более 85 % тепла, которое имеется в нем при +20°C. При –20°C у большинства современных воздушных тепловых насосов холодопроизводительность снижается на 40%, а у особо продвинутых – всего лишь на 15%. Современные низкотемпературные воздушные тепловые насосы тестируются производителем в основном при наружных температурах до –15°C не потому, что это обоснованный предел их технических возможностей, а потому, что этот уровень оговорен международными стандартами. Серии, идущие из Азии на рынок северных стран, и, разумеется, воздушные тепловые насосы местного производства проходят тестирование при температурах до –20, –25, –26, –28°C, а иногда и до –30°C.
Благодаря так долго затянувшемуся у нас периоду индифферентности к теме отечественный рынок сегодня является наиболее привлекательным потому, что, во-первых, до сих пор остается абсолютно нетронутым, а во-вторых, потому, что сегодня нам доступны самые последние, самые совершенные образцы этой техники.

Экономическое обоснование целесообразности применения воздушных тепловых насосов в России

Анализ тарифов на электроэнергию в европейских странах, где тепловые насосы применяются уже массово, и в тех, где пока еще нет, не позволяет установить какую-то очевидную связь между тарифами и уровнем продаж.

Средние тарифы на электроэнергию по состоянию на январь 2005 г.

  • Финляндия—7,92 евро/100 кВт·ч
  • Эстония—5,76 евро/100 кВт·ч
  • Литва—6,09 евро/100 кВт·ч
  • Латвия—7,09 евро/100 кВт·ч

Поскольку уровень европейских тарифов близок к тарифам российских поставщиков, отечeственного потребителя при эксплуатации тепловых насосов ожидает такая же экономия, которая вполне устраивает жителей северных стран.
Но в России имеется и еще один сущетвенный довод – это плата за приобретение дополнительной электрической мощности (стоимость подключения), которая сегодня очень высока.
Стоимость тепла при использовании низкотемпературных воздушных тепловых насосов, доступных на российском рынке, находится в пределах от 500 до 1000 евро за 1 кВт теплопроизводительности (в зависимости от типа, технических характеристик и бренда). А покупка дополнительной электрической мощности, необходимой для отопления обычными электронагревателями, во многих случаях обходится значительно дороже и для многих потребителей сегодня уже крайне труднодоступна, если доступна вообще. Поэтому, устанавливая низкотемпературный воздушный тепловые насосы, потребитель примерно втрое экономит на приобретении необходимой электрической мощности. Суммы, о которых идет речь, вычисляются на основании данных, аналогичных приведенным ниже для Москвы.

Размеры платы за присоединение к электрическим сетям менее 1 кВ ОАО «МОЭСК» на территории Москвы на 2009 г.

  • В пределах Садового кольца – 102 338 руб/кВА
  • Между Садовым и третьим транспортными кольцами – 91 566 руб/кВА
  • Между третьим транспортным кольцом и МКАД – 78 978,92 руб/кВА
  • За пределами МКАД – 61 622,82 руб/кВА

Говорить в России об окупаемости тепловых насосов как о достигнутом результате во многих случаях можно уже на момент принятия решения об их установке при условии, если речь идет о воздушных тепловых насосах.
Таким образом, современные воздушные тепловые насосы в климатических условиях европейской территории России пригодны для эксплуатации без каких-либо ограничений и их использование не менее выгодно, чем в любой из стран Северной Европы.
Применение воздушных тепловых насосов выгоднее покупки необходимой дополнительной электрической мощности, что оправдывает выбор теплового насоса уже на момент принятия решения.
Наибольшая экономия ежегодных затрат на теплоснабжение будет там, где климат холоднее и где длиннее отопительный сезон.
Хотя освоение низкотемпературных воздушных тепловых насосов и началось без участия России, игнорировать их преимущества в дальнейшем недопустимо, особенно в условиях кризиса.