Новое направление компании
«СВЯЗЬИНФОРМ» в применении технологии горизонтального направленного бурения
исторический экскурс
Путь теплового насоса к массовому потребителю оказался очень долгим. Холодильник — устройство, напоминающее тепловой насос, но работающее «наоборот», получил широкое распространение уже в 20-х годах XX века. Его продвижению в массы в немалой степени способствовал британский рыболовецкий флот, которому было необходимо обеспечить сохранность выловленной трески. В годы Великой Депрессии именно охлажденная в судовых электрических холодильниках треска стала основой блюда «Fish’n’Chips», так полюбившегося британцам из-за своей питательности и доступности.
Активный спрос на тепловые насосы начался только в конце 70-х годов прошлого столетия. Причиной тому стала необходимость высокого уровня автоматизации в системах их управления из-за большой инерционности происходящих процессов. Микропроцессор 8080А, выпущенный в 1974 г. корпорация Intel, оказался поистине революционным событием, положившим начало эре всеобщей компьютеризации.
Так что такое тепловой насос сегодня?
Это устройство, предназначенное, в первую очередь, для отопления жилых и производственных помещений. Дополнительными его функциями являются горячее водоснабжение и кондиционирование домов. Работает оно по принципу переноса тепла земли внутрь помещения. Это удивительно звучит, но тепловой насос использует для отопления только тепло земли, экологически чистый и абсолютно возобновляемый источник энергии. Еще более фантастически выглядит его параметр, называемый иногда к.п.д. и составляющий от 250 до 700 %!
Вы скажете: абсурд, очередной «вечный двигатель»? Отнюдь, здесь нет никакого нарушения физических постулатов! Просто сам по себе тепловой насос не вырабатывает тепло, он только использует электроэнергию для перекачки тепла земли в ваш дом. На каждый 1 кВт/час потребленной электроэнергии в дом поступает до 7 кВт/час тепловой энергии, и по этому показателю эффективности тепловому насосу нет равных!
Теперь становится понятным, почему в настоящее время тепловые насосы стремительно распространяются по всему миру. По информации шведской компании Danfoss, в 2009 г. в Европе было установлено 324 тысячи тепловых насосов, а в самой Швеции за тот же период было смонтировано… всего 8 газовых котлов! Более того, Норвегия, третья в мире газодобывающая держава, не сжигает ни одного кубометра природного газа на своей территории и потому имеет одну из лучших экологий в мире. В бухте Стокгольма при- швартованы несколько барж, на которых установлены тепловые насосы. Беря балтийскую воду со средней температурой +4°С с одной стороны баржи, тепловой насос сбрасывает ее на другую сторону, но уже с температурой +2°С. И этих двух градусов хватает для обеспечения теплом трети Стокгольма! В это верится с трудом, но таковы реальные достижения научно- технического прогресса и передовых технологий энергосбережения!
Почему эта тема интересна нашей компании?
Для ответа на этот вопрос надо вспомнить, что Краснодарский край является одним из самых теплых регионов России. Здесь развита промышленность и сельское хозяйство, а подготовка к проведению зимней Олимпиады-2014 дала дополнительный толчок к развитию строительного бизнеса.
Поэтому неудивительно, что на фоне высокой инвестиционной привлекательности Краснодарского края, возникла, и продолжает укрепляться, конкуренция в выполнении работ методом горизонтально-направленного бурения, — основному виду деятельности ООО «Связьинформ».
В таких условиях не могла не возникнуть мысль о диверсификации использования имеющегося парка установок ГНБ и другой строительной техники.
Мы исходили из того, что более 400 км побережья Краснодарского края омываются водами Черного и Азовского морей. К береговой инфраструктуре предъявляются жесткие требования по экологии. Из-за сложного рельефа на юге и юго-западе затруднена полная газификация края.
На совещаниях выдвигались разные варианты, но черту под всеми сомнениями в 2010 г. подвел испол- нительный директор ООО «Связьинформ» А.Н. Таратухин: «Занимаясь тепловыми насосами и солнечными коллекторами, мы не только сможем обеспечить заказами наше предприятие, но и будем способствовать внедрению самых передовых энергосберегающих технологий в крае, где живем мы и наши дети».
В начале 2011 г. в зоне профессиональной деятельности ООО «Связьинформ» сложились следующие маркетинговые условия:
- наличие негазифицированных территорий;
- высокие экологические требования в курортной зоне;
- отсутствие рынка тепловых насосов и солнечных коллекторов;
- отсутствие квалифицированных специалистов по расчету и монтажу тепловых насосов;
- ввод в действие Закона Краснодарского края от 03.03.2010 г. № 1912 КЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности в Краснодарском крае»;
- большой разброс в цене на потребляемую электро- энергию: от 1,2 руб./кВт/час (ночной тариф для на- селения, проживающего в сельской местности) до 5,6 руб./кВт/час для ряда промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
Анализ выше перечисленных условий, наряду с благоприятным климатом, позволил выделить две категории потенциальных клиентов на тепловые насосы и/или солнечные коллекторы:
- продвинутые пользователи из реального сектора экономики, обладающие достаточными финансовыми средствами и имеющие тягу к передовым технологиям (реальный спрос);
- отложенный спрос среди представителей широкого спектра предприятий, предпринимателей и владельцев индивидуального жилья, пропорциональный росту количества успешно функционирующих тепловых насосов.
Выполнив необходимые расчеты, наши специалисты определили, что себестоимость единицы тепловой энергии, вырабатываемой тепловым насосом с грунтовым контуром, при применении тарифа 1,2 руб./кВт/час, ниже, чем при сжигании природного газа. При отсут- ствии природного газа в «шаговой доступности» тепловым насосам нет равных по экономическим показателям. Себестоимость единицы тепловой энергии
в котельных, работающих на твердом или жидком топливе, выше теплонасосной в разы. Применение солнечных коллекторов в сочетании с тепловыми насосами по бивалентной схеме еще больше увеличивает экономическую эффективность от применения этих энергосберегающих технологий.
В апреле 2011 г. в ООО «Связьинформ» было сформировано подразделение по внедрению энергосберегающих технологий с руководителем в ранге первого заместителя генерального директора. Наша задача формулировалась просто: найти клиента и смонтировать первый тепловой насос с применением установки ГНБ в летний сезон 2011 г.
Выбор теплового насоса
При подборе оптимального теплового насоса мы сразу столкнулись с серьезными трудностями. Модели ведущих мировых производителей, имея весьма высокую цену, страдали недостатком информации о пользовательских характеристиках. Например, ни один из торговых представителей ведущих компаний-производителей не сумел ответить на элементарный вопрос о производительности циркуляционного насоса, установленного в рассольном контуре теплового насоса. А ведь именно он во многом определяет конструкцию грунтового коллектора, обеспечивающего надежную работу всей системы отопления/кондиционирования здания.
Стало понятно, что продажам тепловых насосов в России не уделяется должного внимания. Их пытаются продвигать также, как бытовую технику: «главное – продать», а что потом клиент будет делать с этим высокотехнологичным устройством, продавца уже не заботит.
Поэтому для исключения ошибок, столь возможных в любом новом деле, исполнительным директором ООО «Связьинформ» А.Н. Таратухиным и первым заместителем генерального директора ООО «Связьинформ» А.Н. Ноздрачевым было пройдено профильное обучение на всероссийских курсах, организованных известной шведской компанией «Данфосс». Об активности во время обучения и объему полученной информации говорят сертификаты за №002 и №003, полученные указанными сотрудниками ООО «Связьинформ».
Вместе с тем, прохождение обучения выявило некоторые проблемы и с использованием тепловых насосов
«Данфосс». Не имея технической подоплеки, эти проблемы носят адаптационный характер: например, из- за неточности перевода невозможно в полном объеме использовать рекомендуемую программу по расчету грунтового контура.
Тем временем, в районе г. Крымск Краснодарского края появился первый клиент на установку теплового насоса. Им стал фермер Е.Н. Щерблюк, ведущий свое натуральное хозяйство на равнинных землях на правом берегу р. Кубань. Домостроение с отапливаемой площадью 110 м2, расположено в «чистом поле», обе- спечено электроэнергией с достаточным лимитом потребления. Водоснабжение ведется из артезианской скважины при помощи насосной станции. Вблизи домовладения расположен искусственный водоем объемом около 3000 м3.
Поработав с различными поставщиками тепловых насосов, мы остановили свой выбор на продукции украинского производителя VDE. На переговорах в г. Бровары Киевской области удалось достичь соглашения о стратегическом партнерстве. Совместно с украинскими специалистами выполнили необходимые расчеты; в качестве оптимальной модели выбрали тепло- вой насос ТН-9 производительностью 9 кВт по теплу, с внешней буферной емкостью системы отопления и внешним накопительным баком для горячего водоснабжения.
Поставка и растаможивание теплового насоса заняли две недели после его оплаты.
Технические решения
При расчете грунтового коллектора приняли во внимание наличие в доступной близости от жилого дома искусственного непромерзающего водоема. Расчеты показали, что оптимальным вариантом будет строительство грунтового коллектора из 3 петель.
Первые две петли имеют длину по 250 м каждая. Они располагаются горизонтально и представляют собой грунтовый контур смешанного типа: 100 м закладываются в грунт на глубине 1,8 – 2,0 м, а 150 м находятся в водоеме на глубине 2,0 – 2,5 м.
Третья петля длиной 70 м является грунтовым контуром скважинного типа и закладывается в наклонную скважину. Все три петли объединяются в единый кол- лектор в помещении котельной.
Строительство грунтового коллектора выполнялось силами участка ГНБ №4 ООО «Связьинформ».
В его состав вошли следующие технические средства:
- установка ГНБ Vermeer Navigator D 6×6 Six Shooter;
- смесительная система UNIMIX 13.0;
- локационная система DigiTrak Eclipse;
- автомобиль-автомастерская Ford F350XL;
- прицеп BELSHE T-1 для транспортировки установки ГНБ.
Все указанные технические средства приобретались у ООО «Спецстройресурс», которое входит в группу компаний «ЮНИРУС».
Участок ГНБ №4 был укомплектован следующими специалистами:
- оператор установки ГНБ;
- оператор локации;
- инженер по буровым растворам.
Привлечение описанных выше ресурсов позволило выполнить работы по строительству грунтового кол- лектора за 3 рабочие смены.
Первоначально возле помещения котельной вырыли котлован 2,0 х 2,5 м, глубиной 1,5 м у одной стенки и 2,5 м у другой. Учитывая, что в этом месте грунты второй категории, горизонтальные скважины делались с применением лопатки в качестве бурового наконечника. Бурение производилось через стенку котлована горизонтально на глубине 1,8 – 2,0 м до выхода в искусственный водоем. Для большей тепловой эффективности выход второй петли был разнесен от выхода первой на 20 м в сторону по береговой линии.
В эти скважины заложили грунтовые контуры, изготовленные из полиэтиленовой трубы ПЭ-80 32 х 2,4. Их подводные части уложили на дно искусственного водоема при помощи специальных пригрузов. Перед монтажом, грунтовые контуры заполняли рассолом, специально приготовленным на основе экологически безопасного пропиленгликоля, с последующей опрессовкой давлением в 4 атм. Приготовление рассола велось в строгом соответствии с выполненными расчетами по температуре и производительности циркуляционных насосов.
Для строительства наклонной скважины специалисты ООО «Связьинформ» разработали и изготовили техоснастку, которая позволила установке ГНБ выполнять бурение под углом 35°. Польза и правильность ее расчета подтвердились успешным выполнением наклонной скважины длиной 77 м.
Грунтовый контур, опускаемый в скважину, изготовили из той же полиэтиленовой трубы с U-образным наконечником. Его опускание осуществлялось при помощи установки ГНБ, для чего к U-образному наконечнику прикрепили пригруз специальной конструкции, защищающий стенки трубы от повреждений и об- легчающий ее прохождение в скважину.
Этот грунтовый контур был залит тем же рассолом и успешно прошел опрессовку.
Все скважины бурились диаметром 110 мм с применением бентонита Bentinl XR производства компании Sud-Chemie.
Концы всех трех грунтовых контуров были заведены в котельную через закладные каналы на глубине 1,5 м.
В качестве котельной использовалось отдельно стоящее одноэтажное неотапливаемое здание площадью около 12 м2. На пространстве размером 1 х 3 м разместили тепловой насос ТН-9, буферную емкость системы отопления объемом 100 л и бак для подготовки горячей воды объемом 100 л с внутренним тепло- обменником. Циркуляционные насосы, подводящие трубы, расширительные емкости и сантехнические фитинги монтировались на стене, расположенной не- посредственно у теплового насоса.
На противоположной стене был устроен грунтовый коллектор, объединяющий в себе все три грунтовых контура. Его конструкция создает одинаковые условия
циркуляции рассола в контурах, возможность отключения отдельных контуров, а также предохраняет тру- бы от обмерзания в зимний период.
Общая конструкция котельной обеспечивает:
- возможность самодиагностики всей системы, включая тепловой насос;
- выполнение профилактических и ремонтных работ без слива рабочих жидкостей;
- возможность отбора холода для системы пассивного кондиционирования.
Ввод в эксплуатацию
После немалых усилий, затраченных на выполнение не- обходимых расчетов, подбор оборудования, таможен- ную очистку и, наконец, сами строительно-монтажные работы с применение технологии ГНБ, мы ожидали за- пуск теплового насоса как большого события.
Но все прошло неожиданно просто и буднично. Про- верив давление рабочих жидкостей во всех контурах, мы подняли вверх флажок электрического автомата, подав напряжение на тепловой и циркуляционные насосы. И… ровным счетом ничего не произошло! Только на тепловом насосе засветилась консоль управления. Примерно через минуту закончилась самодиагностика, и на консоли появились текущие параметры, а также предложение ввести требуемые температуры системы отопления и горячего водоснабжения. Ввели +53°С для отопления и +55°С для горя- чей воды. Послышался легкий шум, напоминающий работу хорошего бытового холодильника, и… опять больше ничего!
Через несколько минут мы обратили внимание, что стрелки датчиков температуры на буферной емкости системы отопления и в баке для подготовки горячей воды поползли вверх. При этом определить, что тепловой насос действительно работает, можно было, только взявшись за трубы грунтового коллектора: обратка была заметно холоднее и даже покрылась конденсатом.
Через 12 минут стрелки термометров достигли заданных показаний, и тепловой насос отключился. Внешне это определялось только по консоли управления и высыханию конденсата на обратке. Шумовой фон практически не изменился: циркуляционные насосы продолжали распределять тепло по помещению.
Тепло земли действительно поступало в дом и оставалось в нем, согревая его владельцев!
Выводы по результатам первого опыта
Представляется целесообразным рассматривать полученные результаты с двух точек зрения.
Во-первых, в результате описанных выше работ в Крымском районе Краснодарского края появился первый, реально работающий, тепловой насос с грунтовым коллектором. Примечательно, что его пользователем стал обычный фермер, в непростых условиях производящий столь необходимое для страны продовольствие.
Вот некоторые из пользовательских характеристик насоса:
- максимально потребляемая электрическая мощность — 2,7 кВт;
- максимальная температура теплоносителя в отопительном контуре — +55°С;
- максимальная температура системы горячего водоснабжения — +57°С;
- время нагрева бака ГВС до заданной температуры — 12 мин.;
- срок гарантии (при заключении сервисного договора) — 5 лет.
По этим данным можно сделать выводы, что применение тепловых насосов не только реальное дело, но их внедрение не имеет экономически обоснованных альтернатив в условиях отсутствия природного газа, а также несет в себе большую социальную и экологическую составляющую. Только необходимо помнить, что тепловой насос – высокотехнологичное устройство, и эффективность его работы напрямую зависит от точности расчета и квалификации персонала строитель- ной компании.
Во-вторых, применение технологии ГНБ в качестве основы монтажа грунтовых коллекторов является достойным способом диверсификации деятельности строительных компаний, столкнувшихся с рыночной конкуренцией и ищущих новые направления в своей работе.
Будем рады ответить на ваши вопросы!
АВТОР: Ноздрачев А.Н.
___________________________________________________Материалы являются интеллектуальной собственностью ООО «СВЯЗЬИНФОРМ» при копировании ссылка на источник ОБЯЗАТЕЛЬНА.
