Инверторная технология как фактор повышения энергоэффективности

Выбор источника тепла должен быть обусловлен минимальными затратами ресурсов на внедрение и эксплуатацию исходя из имеющихся возможностей. Применение теплового насоса (ТН) может быть оптимальным решением там, где требуется создать автономную систему теплоснабжения.

Увеличение мощности тепловых насосов и построение каскадных систем выявило необходимость повышения эффективности использования энергоресурсов. На практике системы тепло- и холодоснабжения проектируются на максимальные значения по мощности, рассчитанные на максимально низкие температуры, соответствующие тому или иному региону, несмотря на то, что они реально востребованы лишь в 2 % от времени отопительного сезона (рис. 1). Погодные условия каждый год непредсказуемы, скачки температуры и оттепели снижают потребность в тепле, при этом компрессор продолжает работать по заданному режиму на полную мощность. В итоге получается, что коэффициент годовой эффективности невысокий. При использовании промышленных тепловых насосов цифры перерасхода энергии впечатляют. Возникает закономерный вопрос, можно ли производить нагрев или охлаждение в необходимом объёме, не тратя лишнюю энергию? Так появилась идея включить в промышленные насосы инверторное управление.

Инверторная технология позволяет насосу подстраиваться под систему отопления за счёт изменения нагрузок с учётом таких факторов, как сезонные колебания и изменения температуры в течение дня, график использования здания. При этом комфортный температурный режим в жилом доме или на любом другом объекте обеспечивается как при морозах, так и в оттепель: здание получает ровно столько тепла, сколько нужно.

Безусловное преимущество инверторной технологии в том, что она позволяет эффективно использовать ресурсы. Компрессор такого насоса работает на оптимальной мощности, определяемой наиболее востребованными в течение года показателями мощности. Новое техническое решение позволяет снизить потребление электроэнергии на 30 % по сравнению с традиционной системой управления тепловым насосом.

Инверторное управление помогает избежать многократных циклов включение/выключение (рис. 2). Это исключает перерасход энергии при «средних потребностях», а также значительно увеличивает срок службы компрессора.

Понижение мощности компрессора исключает необходимость большого количества стартовых пусков и обеспечивает снижение стартовых токов. Любой пуск мощного двигателя предполагает большой скачок нагрузки в электрической сети. А это, как известно, при неудовлетворительном состоянии сети может накладывать определённые ограничения при подключении. Переменная скорость компрессора обеспечивает до 70 % снижения силы электрического тока — со 160 А в пике до 48 А.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов с переменной мощностью является возможность установки баков для горячей воды меньшего объёма. Если насос работает на ГВС, то ему необходимо утилизировать всю имеющуюся мощность на нагрев воды. В офисном здании при большой нагрузке на отопление потребности в горячей воде, как правило, невелики. Запрограммировав оборудование на соответствующий режим, можно уменьшить резервуар для её нагрева.

Инверторная технология доступна для геотермальных тепловых насосов Danfoss разной мощности, в том числе с каскадным подключением до 1,3 МВт. Инженеры компании продолжают работу в этом направлении. Среди перспективных разработок внедрение инверторного управления в воздушные тепловые насосы. Всё это увеличивает привлекательность использования альтернативных источников энергии и расширяет возможности применения ТН в разных регионах страны.