Agregat wody lodowej z pompą ciepła | jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie, układ 4-rurowy

Agregat wody lodowej z pompą ciepła zapewnia wodę lodową i ciepłą wodę z jednego urządzenia. Dzięki temu szpitale, hotele i zakłady produkcyjne mogą korzystać z obu funkcji bez równoległej pracy agregatu chłodniczego i osobnego kotła. Koven Air rozwija platformę 4-rurową do jednoczesnego ogrzewania i chłodzenia, opartą na tych samych liniach sprężarek, które dostarczamy od 2007. Zmierzona w obiektach łączna sprawność (ICOP) w 2 udokumentowanych instalacjach wynosi 7,82–8,5 — poniżej przedstawiono rzeczywiste dane projektowe, a nie marketingowy mnożnik.

Poproś o konsultację w sprawie doboru
Agregat wody lodowej 4-rurowy Koven Air
200–1,500
Moc chłodnicza (RT)
7.82–8.5
Zmierzony ICOP w trybie jednoczesnym (dane z obiektu)
R134a / R410A / R1234ze
Czynnik chłodniczy zależnie od platformy
3,2–5 lat
Udokumentowany okres zwrotu w porównaniu z układem dwusystemowym
CE · ISO 9001
Certyfikaty
4 lata
Zweryfikowana historia eksploatacji w obiektach (2022–2026)
System z agregatem wody lodowej z pompą ciepła do jednoczesnego ogrzewania i chłodzenia

Szpitale i hotele potrzebują jednoczesnego ogrzewania i chłodzenia. Dlaczego 2 systemy nie są jedynym rozwiązaniem?

Agregat wody lodowej z pompą ciepła to system wodny, który wytwarza wodę lodową i ciepłą wodę w tym samym obiegu chłodniczym. Wykorzystuje zawór rewersyjny albo specjalny układ odzysku ciepła 4-rurowy, aby jednocześnie realizować obie funkcje. Zależnie od dostawcy lub inżyniera, który sporządził specyfikację, ten sam rodzaj urządzenia określa się jako agregat chłodniczy z odzyskiem ciepła. Zasada działania nie zmienia się wraz z nazwą.

Centralne pomieszczenie techniczne szpitala przez cały rok dostarcza wodę lodową do sal operacyjnych i serwerowni, a jednocześnie zapewnia ciepłą wodę użytkową i zasilanie wężownic dogrzewających. Od dawna standardowym rozwiązaniem jest „kup agregat chłodniczy, kup kocioł i uruchom oba”. Własny webinar Trane na temat modułowych systemów z pompami ciepła bezpośrednio odpowiada na powiązane pytanie:

„Czy modułowe systemy z pompami ciepła zawsze wymagają dodatkowych kotłów? Nie, dodatkowe kotły nie zawsze są potrzebne w modułowych systemach z pompami ciepła”.

Zespół inżynierów konkurencyjnej firmy sam podważa założenie, że agregat wody lodowej z pompą ciepła to po prostu agregat z dołączonym kotłem rezerwowym. W jednej z udokumentowanych instalacji Koven Air, w kompleksie sal operacyjnych szpitala, urządzenia 4-rurowe działają od 2022. Zastąpiły dokładnie taki zestaw „agregat chłodniczy + kocioł gazowy” i pracują bez niego od 4 lat. Pełne dane projektu przedstawiono poniżej, w sekcji dotyczącej zastosowań.

Uwaga techniczna: cykl rewersyjny a pełny odzysk ciepła

Rewersyjny agregat wody lodowej z pompą ciepła przełącza się między ogrzewaniem a chłodzeniem za pomocą zaworu rewersyjnego, realizując tylko 1 tryb naraz i przekazując ciepło w 1 kierunku w każdym cyklu. Agregat z pełnym odzyskiem ciepła 4-rurowy działa jednocześnie w obu trybach dzięki drugiej parze skraplacza i parownika, przekazując ciepło w 2 kierunkach naraz.

W standardowym agregacie chłodzonym wodą sprężarka odbiera ciepło z obiegu wody lodowej w parowniku, a następnie odprowadza je przez skraplacz, zwykle bezpośrednio do wieży chłodniczej lub obiegu wody skraplacza. Ciepło rozprasza się w atmosferze i zostaje utracone. Agregaty z odzyskiem ciepła zatrzymują ciepło ze skraplacza: to samo ciepło odpadowe powstające podczas chłodzenia zostaje przekierowane przez drugi wymiennik ciepła do obiegu ciepłej wody zamiast do wieży chłodniczej. Na tym polega mechanizm odzysku ciepła. Sam obieg chłodniczy pozostaje bez zmian; zmienia się tylko miejsce, do którego trafia ciepło ze skraplacza.

Ogólnodostępne materiały produktowe Multistack bezpośrednio pokazują różnicę między 2 metodami odzysku ciepła: dedykowany skraplacz z pełnym odzyskiem zapewnia 4–6× więcej użytecznego ciepła niż układ częściowego odzysku z desuperheaterem przy tej samej sprężarce. To różnica między „pewną ilością darmowego ciepła” a „rzeczywistym drugim źródłem energii” — chłodzeniem i ogrzewaniem wodnym z pracy tej samej sprężarki, zamiast odprowadzenia jednego z efektów do atmosfery.

Technologia pomp ciepła tego typu nie wytwarza ciepła ze spalania paliwa, lecz je przenosi — tak samo jak każda pompa ciepła. Tutaj zasadę tę zastosowano w konfiguracji 4-rurowej do jednoczesnej pracy. Kocioł podgrzewa wodę, spalając paliwa kopalne; agregat wody lodowej z pompą ciepła zamiast tego przenosi ciepło, wykorzystując energię elektryczną, która już zasila sprężarkę podczas chłodzenia. Dzięki temu ogrzewanie w obiekcie przestaje być osobną pozycją kosztów związanych z paliwami kopalnymi i staje się częścią tego samego rachunku za energię elektryczną co instalacja chłodnicza. To bardziej zrównoważone rozwiązanie niż montaż większego kotła.

Korzyści z tego rozwiązania widać zarówno w planowaniu nakładów inwestycyjnych, jak i w pomieszczeniu technicznym. Obiekt, który budżetuje wymianę agregatu chłodniczego i kotła jako 2 osobne pozycje, uwzględnia koszt 2 sprężarek, 2 układów sterowania i 2 umów konserwacyjnych, mimo że oba urządzenia przez większość czasu pracy reagują na te same zmiany obciążenia budynku. Pojedyncze urządzenie 4-rurowe ogranicza liczbę urządzeń — to argument, który przemawia do zespołów zakupowych, zanim jeszcze przeanalizują dane dotyczące sprawności.

Agregaty wody lodowej z pompą ciepła Koven Air: wydajność, COP i certyfikaty w 1 tabeli

Większość stron producentów prezentuje wydajność albo sprawność, albo oznaczenie certyfikacyjne. Rzadko zestawia wszystkie 3 dane dla rzeczywiście zainstalowanego urządzenia. Koven Air dostarcza platformy 4-rurowe do jednoczesnego ogrzewania i chłodzenia w 2 konfiguracjach: centralnej linii ze sprężarkami dwuwirnikowymi oraz rozproszonej linii modułowej ze sprężarkami spiralnymi. Poniżej przedstawiono dane z obiektów, a nie wartości prognozowane na podstawie katalogu:

Parametr Podstawowy agregat ze sprężarkami dwuwirnikowymi (tylko chłodzenie) KASG-2xx, układ 4-rurowy ze sprężarką śrubową (centralny) KASG-0xxH, modułowy układ 4-rurowy ze sprężarką spiralną (rozproszony)
Moc chłodnicza 93–1 000 RT Zakres platformy 200–1 500 RT (poniżej przedstawiono urządzenie 240 RT) 60–80 RT na moduł, maksymalnie 16 modułów połączonych równolegle
Znamionowa moc wyjściowa urządzenia Tylko chłodzenie 849 kW chłodzenia / 1 060 kW ogrzewania 281 kW chłodzenia / 315 kW ogrzewania
Łączny ICOP (tryb jednoczesny) nie dotyczy — tylko tryb pojedynczy 7.74 projektowo / 7.82 zmierzone w obiekcie 8.9 projektowo / 8.5 zmierzone w obiekcie
Sprawność (tryb pojedynczy) COP chłodzenia 5,56–5,83 EER/COP 5,5–6,5 EER/COP 5,5–6,5
Czynnik chłodniczy R134A / R1234yf R134a R410A
Sprężarka Dwuwirnikowa, śrubowa Półhermetyczna sprężarka dwuwirnikowa, bezstopniowa regulacja wydajności Hermetyczna sprężarka spiralna, wielostopniowa regulacja wydajności
Tryby pracy Tylko chłodzenie Chłodzenie / ogrzewanie / praca jednoczesna, automatyczne przełączanie Chłodzenie / ogrzewanie / praca jednoczesna / odzysk ciepła na potrzeby c.w.u.
Zakres temperatury wody lodowej / ciepłej wody n/a 5–15°C / 35–55°C 5–18°C / 35–55°C
Najlepiej dopasowana konfiguracja — 1 lub 2 duże urządzenia, redundancja N+1 Wiele małych urządzeń, automatyczna izolacja awarii
Odniesienie do AHRI-IPLV 6.8–7.8 Odniesienie do danych testowych platformy ze sprężarkami dwuwirnikowymi Odniesienie do danych testowych modułowej platformy ze sprężarkami spiralnymi
Certyfikaty CE, ISO 9001/14001/45001 Takie same Takie same

Wybór konfiguracji zależy od rozkładu obciążenia w budynku, a nie tylko od łącznej mocy chłodniczej:

  • Jedno duże, jednoczesne obciążenie w jednym miejscu najlepiej obsłuży centralna platforma śrubowa (KASG-2xx). Sprawdzi się w kompleksie sal operacyjnych i oddziału intensywnej terapii, z 1 centralnym pomieszczeniem technicznym obsługującym cały obiekt, zwykle z 1 urządzeniem podstawowym i 1 rezerwowym dla zapewnienia redundancji.
  • Obciążenie rozłożone w różnych strefach przemawia za modułową platformą spiralną (KASG-0xxH). Przykładem są piętra hotelowe z pokojami gościnnymi podłączone do 1 obiegu, strefy ogólnodostępne do kolejnego, a odzysk ciepła na potrzeby ciepłej wody użytkowej do trzeciego. Można połączyć równolegle maksymalnie 16 urządzeń, a w razie awarii 1 modułu układ automatycznie go odizoluje.
  • Główna różnica dotyczy konstrukcji mechanicznej — kilku dużych urządzeń lub wielu mniejszych połączonych równolegle. W obu konfiguracjach obowiązuje ta sama zasada jednoczesnej pracy w układzie 4-rurowym.

Pozycjonowanie marki i porównanie z konkurencją

Inżynierowie analizujący tę kategorię zwykle porównują kilka marek: systemy z agregatami wody lodowej z pompą ciepła firmy Trane, urządzenia z tej kategorii produkowane przez Daikin w ramach linii Trailblazer albo agregaty wody lodowej z pompą ciepła YORK z ofertą nowszego producenta. Oceny lepiej dokonywać na podstawie powyższej tabeli, a nie samej rozpoznawalności marki.

Dobór czynnika chłodniczego i zgodność z limitami GWP

Wybór czynnika chłodniczego ma tu większe znaczenie niż przypis. R134a (GWP ~1 430) i R410A (GWP 2 088) przekraczają próg 700 GWP określony w amerykańskiej ustawie EPA AIM Act, obowiązujący od 2025 dla nowego sprzętu do chłodzenia komfortu cieplnego oraz od 2026 dla urządzeń do procesów przemysłowych pracujących powyżej −30°C. R1234ze (GWP<1) to czynnik o niskim GWP, stosowany już w innych platformach Koven. Obie instalacje opisane na tej stronie zbudowano z czynnikami dostępnymi w danym czasie na lokalnym rynku, przed uruchomieniem i regulacją. W przypadku projektu objętego limitem GWP należy przed określeniem specyfikacji zapytać o wariant z R1234ze, zamiast zakładać, że można zastosować czynnik z któregoś ze studiów przypadku.

Zakres platformy i alternatywy dla trybu pojedynczego

Koven Air oferuje tę platformę 4-rurową do jednoczesnej pracy oraz linie przeznaczone do budynków, które nie potrzebują obu funkcji z 1 urządzenia: pompy ciepła powietrze–woda i woda–woda do stref wymagających tylko ogrzewania albo tylko chłodzenia, a także chłodzone powietrzem agregaty chłodnicze ze sprężarkami spiralnymi, centrale wentylacyjne i centrale nawiewne do pozostałych pomieszczeń technicznych. Platforma przeznaczona jest do ogrzewania i chłodzenia w obiektach komercyjnych i przemysłowych, takich jak szpitale, hotele i szkoły, a nie w budynkach mieszkalnych. Jeśli obciążenia w obiekcie nie nakładają się na siebie w wystarczającym stopniu, aby uzasadnić użycie urządzenia 4-rurowego, przed wyborem tej konfiguracji warto zapytać, która linia do pracy w 1 trybie będzie odpowiednia.

Prawidłowy dobór nie oznacza „wybierz największe urządzenie”

Wskazówki techniczne serwisu zerohvacr.com dotyczące doboru agregatów chłodniczych stawiają bezpośrednio pytanie: czy lepiej dobrać agregat o zbyt dużej mocy? Niekoniecznie — gdy agregat o zbyt małej mocy staje się problemem, „może się wydawać, że najbezpieczniej wybrać największe urządzenie”, jednak przewymiarowana sprężarka często się załącza i wyłącza przy częściowym obciążeniu, tracąc sprawność właśnie wtedy, gdy przez większą część roku rzeczywiste obciążenie szpitala lub hotelu jest niższe od szczytowego. Dobór powinien uwzględniać rzeczywisty profil jednoczesnego zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie, a nie najwyższą wartość w karcie katalogowej.

Jeśli w obiekcie zastosowano rozproszony wodny system strefowy zamiast 1 centralnego urządzenia 4-rurowego, odpowiednim rozwiązaniem będzie nasza pompa ciepła typu woda–woda — ta sama platforma produkcyjna, inna topologia obiegu.

Jeśli proces wymaga ciepłej wody o temperaturze powyżej 55°C, czyli powyżej górnej granicy tej platformy, odpowiedni zakres zapewnia nasza linia przemysłowych pomp ciepła wysokotemperaturowych.

Zestawienie COP w trybie jednoczesnym: rzeczywista wartość odzysku ciepła

Marketing dostawców staje się najbardziej nieprecyzyjny właśnie tam, gdzie chodzi o pieniądze. Opublikowanie odpowiedzi na pytanie „jaka jest rzeczywista wartość odzysku ciepła” jest trudniejsze i bardziej ryzykowne niż stwierdzenie „czy urządzenie ma odzysk ciepła”. Własna tabela porównawcza Trane dla układów agregatów chłodniczych z podgrzewem wymienia „odzysk jednoczesny” jako funkcję obecną lub nieobecną w każdej konfiguracji — to pole wyboru, a nie wartość liczbowa. Własne materiały Daikin dotyczące Trailblazer HP podkreślają zmniejszenie zużycia energii i emisji, ale podawana liczba — „do 300% sprawności” — dotyczy COP ogrzewania w 1 trybie, a nie łącznego efektu.

Podajemy konkretną wartość, ponieważ dysponujemy już danymi z 2 instalacji:

Instalacja Platforma Projektowy ICOP ICOP zmierzony w obiekcie Czas pracy w trybie jednoczesnym
Kompleks sal operacyjnych i oddziału intensywnej terapii (Chiny, 2022–obecnie) KASG-240, 2× centralne urządzenia ze sprężarkami śrubowymi 7.74 7.82 ~72% roku
Hotel biznesowy (Kunming, Chiny, 2022–obecnie) KASG-080H, 5× modułowych urządzeń ze sprężarkami spiralnymi 8.9 8.5 Odzysk ciepła na potrzeby c.w.u. w sezonach przejściowych i przez cały rok

Obie przedstawione instalacje zbudowano z czynnikami chłodniczymi dostępnymi w danym czasie na lokalnym rynku (R134a / R410A) — informacje o wymogach dotyczących GWP na rynkach objętych regulacjami znajdują się w uwadze na temat zgodności czynników w powyższej tabeli linii produktowych.

ICOP znacznie przewyższa podane w innych miejscach tej strony wartości EER/COP 5,5–6,5 dla trybu jednostopniowego, ponieważ przenosi energię cieplną w dwóch kierunkach — w postaci wody lodowej i ciepłej wody — zapewniając dwa rozliczane efekty przy jednym wkładzie energii sprężarki, zamiast jednego efektu i odprowadzania drugiej połowy ciepła do atmosfery. Agregat wody lodowej pracujący w jednym trybie zużywa energię sprężarki na odprowadzenie tego ciepła, a następnie je marnuje; urządzenie 4-rurowe zatrzymuje je i dostarcza jako użyteczną ciepłą wodę.

Warunki brzegowe: te wartości nie są uniwersalnym mnożnikiem

ICOP szpitala wynoszący 7.82 dotyczy profilu obciążenia, w którym zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie nakłada się przez około 72% roku. Kompleks sal operacyjnych i oddziału intensywnej terapii stale pobiera wodę lodową i ciepłą wodę. ICOP hotelu wynoszący 8.5 łączy jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń z całorocznym odzyskiem ciepła na potrzeby ciepłej wody użytkowej. To inny układ współwystępowania obciążeń, uzależniony od obłożenia hotelu i zmian zapotrzebowania w sezonach przejściowych.

W budynku, w którym zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie rzadko występuje jednocześnie, nie uda się uzyskać żadnej z tych wartości. Decyduje o tym profil obciążenia, a nie ograniczenie produktu. Wartości ICOP pochodzą z pomiarów Koven Air przeprowadzonych we własnych obiektach podczas uruchomienia i regulacji. Nie są wartościami znamionowymi AHRI ani wskaźnikami certyfikowanymi przez niezależną organizację. AHRI nie publikuje obecnie standardowej metody badania łącznej sprawności w trybie jednoczesnym, wspólnej dla różnych producentów, więc nie ma jeszcze niezależnego punktu odniesienia do certyfikacji.

Zasadę działania potwierdzają niezależne źródła, nie tylko nasze 2 projekty. Własny glosariusz Trane stwierdza wprost: „[Agregaty wody lodowej z pompą ciepła] mogą odzyskiwać i ponownie wykorzystywać ciepło odpadowe podczas jednoczesnego chłodzenia i ogrzewania, znacznie poprawiając ogólną sprawność systemu w porównaniu z osobnymi kotłami i agregatami chłodniczymi”. Ogólnodostępne materiały Multistack zawierają wspomniane powyżej porównanie z desuperheaterem. Oba źródła branżowe potwierdzają zasadę działania, ale nie zastępują danych dla konkretnego obiektu.

„Klienci częściej pytają nas o pojedynczą łączną wartość COP niż o jakikolwiek inny parametr. Teraz możemy przedstawić 2 rzeczywiste projekty zamiast wzoru, ale przed podaniem wartości dla konkretnego budynku nadal analizujemy stopień nakładania się obciążeń i docelowe temperatury wody, ponieważ wartości 7.82 i 8.5 pochodzą z 2 zupełnie różnych profili obciążenia”.

Starszy inżynier ds. zastosowań, Koven Air

Kupujący często porównują wyłącznie cenę zakupu. Zespół handlowy jednego z producentów HVAC opublikował na LinkedIn kontrargument: „Niektórzy klienci podejmują decyzję zakupową na podstawie kosztów początkowych. Jednak analiza wartości uwzględnia zarówno koszty eksploatacyjne, jak i początkowe”. Właśnie to mają pokazać poniższe wartości 41–50%.

Łączne obniżenie kosztów eksploatacyjnych dzięki jednoczesnemu odzyskowi ciepła
41–50%

Udokumentowane obniżenie łącznych kosztów eksploatacyjnych w porównaniu z wcześniejszym układem 2-systemowym (agregat chłodniczy + kocioł gazowy w szpitalu; 2-rurowa pompa ciepła + elektryczne podgrzewanie c.w.u. w hotelu) — pomiar z 4 lat eksploatacji w obiektach, 2022–2026

Źródło: wewnętrzne dokumentacje projektowe Koven Air, modernizacja kompleksu sal operacyjnych w szpitalu i modernizacja hotelu (Kunming, Chiny). Wyniki dotyczą konkretnych projektów i nie gwarantują takich samych oszczędności w każdym obiekcie. Udokumentowany okres zwrotu wynosi 3,2–5 lat, zależnie od instalacji.

Potrzebna jest analiza współwystępowania obciążeń w budynku?

Porównaj układ 4-rurowy ze standardowym agregatem i kotłem →

Zastosowanie: 2 udokumentowane instalacje i szerszy rynek

Platforma Koven Air z agregatami wody lodowej i pompą ciepła jest przeznaczona dla obiektów o rzeczywistym całorocznym, jednoczesnym zapotrzebowaniu na ogrzewanie i chłodzenie: szpitali, hoteli i ośrodków wypoczynkowych, szkół i uniwersytetów oraz budynków ekologicznych realizujących cele elektryfikacji bez rezygnacji z komfortu zapewnianego przez jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie. Mamy 4 lata danych z eksploatacji 2 własnych instalacji: 1 centralnej i 1 modułowej.

Studium przypadku: kompleks sal operacyjnych i oddziału intensywnej terapii

Chiny · uruchomiono w 2022 · 2× KASG-240 (1 podstawowe + 1 rezerwowe) · strefa czysta o powierzchni 18 000 m² · 16 sal operacyjnych + oddział intensywnej terapii + oddział intensywnej terapii noworodków

Wcześniej działał tu agregat odśrodkowy współpracujący z kotłem gazowym. W nowym budynku szpitala z przychodnią i zapleczem technologii medycznej oba urządzenia zastąpiono pojedynczą centralną platformą śrubową 4-rurową. Pozwala ona utrzymywać w salach operacyjnych parametry ±0,5°C / ±5% RH bez spalania gazu na miejscu. Ten sam obieg wody lodowej wstępnie chłodzi i osusza powietrze zewnętrzne, zanim wężownica dogrzewająca przywróci mu temperaturę nawiewu. Cała ścieżka powietrza zewnętrznego, wymagana przez każdą centralę wentylacyjną obsługującą pomieszczenia czyste, działa dzięki temu z tego samego urządzenia 4-rurowego, bez osobnego zestawu wężownic.

  • Obciążenie projektowe w strefie czystej wyniosło 1 698 kW chłodzenia / 2 120 kW ogrzewania.
  • Wszystkie pomiary różnicy temperatury ΔT osiągnęły lub przekroczyły wartości projektowe: chłodzenie 5,1°C przy założeniu projektowym 5°C, ogrzewanie 5,2°C przy 5°C, dogrzewanie sal operacyjnych 8,3°C przy 8°C.
  • W salach operacyjnych utrzymywano temperaturę 22–23°C ±0,4°C i wilgotność względną 52–55% RH ±3%, zgodnie z wymaganiami GB 50333-2013: 22–24°C / 50–60% RH ±0,5°C/±5% RH.
  • Niezawodność: 72-godzinny ciągły test przy pełnym obciążeniu podczas uruchomienia i regulacji przebiegł bez awarii. Następnie przez 4 lata urządzenie pracowało bez zakłóceń harmonogramu zabiegów, wymagając jedynie rutynowej konserwacji.
  • Roczne koszty eksploatacyjne i konserwacji spadły z ¥439.4万 (agregat chłodniczy + kocioł gazowy) do ¥301.5万 w momencie uruchomienia i regulacji (−31,4%). Przez 4 lata rzeczywistej eksploatacji utrzymywały się oszczędności przekraczające 40%, czyli wyższe niż pierwotnie zakładano w projekcie.
  • Koszt pracy związanej z konserwacją spadł o 60%, a zatrudnienie operatora kotła z odpowiednimi uprawnieniami przestało być konieczne. Szacowany spadek emisji CO₂ wyniósł 1,008.5 ton/rok.
Instalacja agregatu wody lodowej z pompą ciepła KASG-240 w kompleksie sal operacyjnych szpitala
Modernizacja hotelu biznesowego wysokiej klasy w Kunming z użyciem modułowych urządzeń KASG-080H

Studium przypadku: hotel biznesowy wysokiej klasy

Kunming, Chiny · Modernizacja: marzec, maj 2022 (60 dni, etapami, hotel utrzymywał obłożenie ≥65%) · 5× moduł KASG-080H · 32 000 m² · 180 pokoi gościnnych

Subtropikalny klimat monsunowy wyżyn Kunmingu przynosi długi okres przejściowy, w którym tego samego dnia występuje zapotrzebowanie zarówno na ogrzewanie, jak i chłodzenie: pokoje od strony nasłonecznionej wymagają chłodzenia, a zacienione — ogrzewania. Dotychczasowy 2-rurowy układ z pompą ciepła i elektrycznym podgrzewaczem pojemnościowym nie mógł jednocześnie zaspokajać obu potrzeb, a ogrzewanie elektryczne wiązało się z wysokimi kosztami energii.

  • Obciążenie projektowe: 2 560 kW chłodzenia pomieszczeń / 2 180 kW ogrzewania oraz 320 kW na potrzeby ciepłej wody użytkowej (120 ton/dobę przy 45°C).
  • Zmierzona w obiekcie różnica temperatur ΔT osiągnęła lub przekroczyła wszystkie wartości projektowe: 5,1°C dla chłodzenia, 5,2°C dla ogrzewania i 25,4°C dla wstępnego podgrzewania ciepłej wody użytkowej, przy wartościach projektowych odpowiednio 5°C / 5°C / 25°C.
  • Poziom hałasu w pokojach gościnnych nie przekraczał 28 dB (próg dla obiektów pięciogwiazdkowych), a w każdym pokoju można niezależnie przełączyć ogrzewanie lub chłodzenie bez wpływu na sąsiedni pokój.
  • Łączne roczne koszty eksploatacyjne klimatyzacji, ciepłej wody użytkowej i konserwacji spadły z ¥188万/rok do ¥95万/rok (−49,5%). Największą redukcję w pojedynczej kategorii odnotowano dla ciepłej wody użytkowej (−73,8%): wstępne podgrzewanie z odzyskiem ciepła zastąpiło ogrzewanie elektryczne; zużycie energii na klimatyzację pomieszczeń spadło o 40,6%. Udokumentowany okres zwrotu wyniósł ≈3.2 roku.
  • Cztery lata eksploatacji (2022–2026) przyniosły spadek liczby skarg na temperaturę w okresach przejściowych o 92%, wzrost liczby wzmianek o „komforcie klimatyzacji” w opiniach gości o 38% oraz utrzymanie kosztów energii na poziomie blisko 50% niższym niż przed modernizacją.

Oba opisane wyżej przypadki przynoszą oszczędności energii i ograniczenie emisji dwutlenku węgla dzięki odzyskowi ciepła, które zostałoby zmarnowane w układzie działającym w jednym trybie, a nie dzięki zastosowaniu bardziej energooszczędnej sprężarki. To inny sposób poprawy parametrów niż podniesienie wartości znamionowej sprawności energetycznej podanej w karcie technicznej. Dlatego w budynku, w którym rzeczywiście nakładają się obciążenia, zestawienie ICOP opisane dwie sekcje wyżej ma większe znaczenie niż wartość EER dla jednego trybu. To również bardziej opłacalny sposób ograniczenia kosztów energii i zmniejszenia śladu węglowego obiektu niż czekanie, aż niższa taryfa za energię odnawialną obniży wskaźnik emisji dla sieci.

Mechanizm ten przynosi korzyści również poza naszymi projektami. Szpital St. Elizabeth (Appleton, WI) ocenił siedem wariantów centralnego systemu instalacyjnego i wybrał agregat wody lodowej z odzyskiem ciepła o mocy 90 ton, dokumentując koszt początkowy w wysokości $607 850 oraz prognozowane roczne oszczędności energii w wysokości $48 813. Jest to instalacja marki Multistack, a nie projekt Koven Air. Przytaczamy ją jako niezależne potwierdzenie, że jednoczesny odzysk ciepła sprawdza się w rzeczywistym obiekcie ochrony zdrowia, a nie tylko w dwóch opisanych przez nas przypadkach.

Niezależne badania rynku szacują wartość światowego rynku pomp ciepła z funkcją agregatu wody lodowej na około $8,4 billion w 2025, a do 2034 przewidują jej wzrost do $17,6 billion (CAGR ~8,6%). Wzrost ten przypisują zastępowaniu przez właścicieli budynków komercyjnych i przemysłowych starszych systemów ogrzewania opalanych paliwami kopalnymi, pracujących ze stałą prędkością, wysoce sprawnymi, w pełni elektrycznymi rozwiązaniami HVAC z napędem inwerterowym. Wytyczne dotyczące dekarbonizacji w sektorze ochrony zdrowia wskazują ten sam kierunek: agregat chłodniczy z odzyskiem ciepła „mógłby pomóc w dekarbonizacji budynków szpitalnych przez wyeliminowanie zużycia gazu ziemnego do ogrzewania pomieszczeń” — dokładnie taki efekt udokumentowano w opisanym wyżej przypadku szpitala, w którym ograniczono również emisję dwutlenku węgla o szacunkowe 1,008.5 tons rocznie. Tryb ogrzewania, tryb chłodzenia i tryb jednoczesny korzystają z tego samego licznika energii elektrycznej. Dzięki temu zespół obiektu może wykazać rzeczywistą, możliwą do zweryfikowania redukcję emisji w odniesieniu do celów zrównoważonego rozwoju lub wymogów regulacyjnych, bez ingerowania w oddzielną instalację gazową.

Jedna fabryka, dwie linie produktów, certyfikacja i identyfikowalność produkcji

W fabryce Koven Air o powierzchni 20 000 m² powstaje platforma chłodzonych wodą agregatów wody lodowej z podwójną sprężarką śrubową (AHRI-IPLV 6,8–7.8, produkowana od 2007 roku) oraz obie 4-rurowe platformy opisane na tej stronie. Są wytwarzane na tej samej linii produkcyjnej, z zastosowaniem tych samych 18 standaryzowanych procesów produkcyjnych, 23 etapów precyzyjnej obróbki blach, zrobotyzowanej modułowej linii montażowej, systemu identyfikowalności produkcji obejmującego 400 punktów, 36-punktowej kontroli fabrycznej i 24-godzinnego testu starzeniowego, obejmującego pełny cykl temperatury dzień–noc na naszym stanowisku testowym. Dotyczy to każdego urządzenia opuszczającego linię: do chłodzenia, centralnego ze sprężarką śrubową lub modułowego ze sprężarką spiralną.

SPECYFIKACJE I IDENTYFIKOWALNOŚĆ

Informacje dotyczące AHRI: podane na tej stronie parametry sprawności dla jednego trybu (EER/COP 5,5–6,5; AHRI-IPLV platformy bazowej 6,8–7,8) odnoszą się do normy AHRI Standard 550/590 „Performance Rating of Water-Chilling and Heat Pump Water-Heating Packages Using the Vapor Compression Cycle” i zostały uzyskane w naszych laboratoriach. Nie są to wyniki publicznego certyfikatu AHRI Directory dla tego konkretnego modelu. Łączne wartości ICOP podane w zestawieniu powyżej to odrębny, wewnętrzny wskaźnik Koven oparty na pomiarach terenowych — z powodów wyjaśnionych w zestawieniu: AHRI nie określa jeszcze metody badawczej umożliwiającej porównanie sprawności w trybie jednoczesnym między producentami.

AHRI udostępnia bezpłatny publiczny katalog pod adresem ahridirectory.org — przed przyjęciem deklarowanej sprawności za pewnik warto sprawdzić wpis dowolnego producenta, także naszego. System identyfikowalności obejmujący 400 punktów pozwala powiązać roszczenie gwarancyjne z konkretną partią produkcyjną, etapem obróbki i dokumentacją kontroli danego urządzenia, a nie tylko z numerem modelu. Taki sam łańcuch identyfikowalności obejmuje obie opisane wyżej instalacje, które działają od czterech lat bez usterki wpływającej na eksploatację.

Przełączanie między trybami chłodzenia, ogrzewania i pracy jednoczesnej, a w przypadku modułowej linii ze sprężarką spiralną także tryb ciepłej wody użytkowej z odzyskiem ciepła, zapewnia tej platformie wszechstronność. Precyzyjna regulacja temperatury, udokumentowana w obu opisanych studiach przypadku, oznacza tę samą niezawodną wydajność ogrzewania i chłodzenia, którą dobieramy do budynku.

Linia produkcyjna Koven Air i system identyfikowalności produkcji
CE Zgodność europejska
ISO 9001:2015 Zarządzanie jakością
ISO 14001:2015 Zarządzanie środowiskowe
ISO 45001:2018 Bezpieczeństwo i higiena pracy

Przewodnik zakupowy: dobór, czas realizacji i obsługa posprzedażowa

Proces Koven Air przebiega w trzech etapach, według własnego opisu firmy:

Przed sprzedażą przeprowadzana jest weryfikacja inżynieryjna: przegląd projektu oraz obliczenia potwierdzające dokładność parametrów przed wysyłką urządzenia.

Następnie, w trakcie sprzedaży, realizowane są uruchomienie i regulacja: personel techniczny udziela wskazówek dotyczących montażu i uruchomienia na miejscu, a w razie potrzeby wprowadza modyfikacje dostosowane do rzeczywistych warunków w obiekcie.

Po sprzedaży zapewniana jest bezpłatna obsługa techniczna przez cały okres eksploatacji. W okresie gwarancyjnym problemy są rozwiązywane bez zwłoki. Wykonawcy instalacji i inżynierowie regularnie otrzymują również szkolenia z wiedzy technicznej.

Niezawodność obsługi posprzedażowej jest najczęściej poruszaną kwestią w publicznych dyskusjach o mniejszych lub nowszych producentach agregatów wody lodowej. W jednym z postów na LinkedIn poświęconych branży HVAC ryzyko ujęto wprost: „Mniejsi, wyspecjalizowani producenci agregatów wody lodowej mogą nie zawsze zapewniać odpowiednie wsparcie… Nie wszystkie agregaty są takie same, podobnie jak zapewniane wsparcie”. To uzasadniona obawa dotycząca każdego producenta, który niedawno wszedł na dany rynek, także nas. Zamiast twierdzić, że nas ten problem nie dotyczy, wskazujemy cztery lata bezawaryjnej pracy instalacji szpitalnej oraz udokumentowane wyżej automatyczne odłączanie modułów w hotelu.

O co zapytać przed wyborem dostawcy agregatu wody lodowej z pompą ciepła

Przewodnik schilthornprecision.com dotyczący oceny dostawców komponentów wymienników ciepła koncentruje się na trzech kwestiach: certyfikatach, znajomości materiałów i zapewnieniu jakości. Serwis discountsaltpool.com publikuje listę kontrolną przed zakupem z tego samego powodu — jest „przeznaczona dla potencjalnych nabywców”, którzy przed podjęciem decyzji potrzebują „kluczowych informacji o kolejnych krokach, niezbędnych przygotowaniach i kwestiach technicznych”. Departament Energii Stanów Zjednoczonych w wytycznych Better Buildings dotyczących elektryfikacji instalacji HVAC w budynkach komercyjnych zaleca podobne podejście: przed zamówieniem ofert należy przygotować listę kontrolną uwzględniającą klimat, profil obciążenia budynku i specyfikację urządzeń. Po przekazaniu nam profilu obciążenia i docelowych temperatur w instalacji wodnej dobierzemy urządzenie do tych wymagań.

Koszt agregatu wody lodowej z pompą ciepła zależy od klasy mocy, platformy (centralnej ze sprężarką śrubową lub modułowej ze sprężarką spiralną), doboru czynnika chłodniczego i konfiguracji instalacji wodnej — prosimy o kontakt w sprawie wyceny na podstawie parametrów zastosowania. Jeśli chodzi o wymianę istniejącego agregatu wody lodowej z pompą ciepła, a nie nową inwestycję, należy od razu podać temperatury wody w obecnej instalacji. Dopasowanie lub modernizacja istniejącego obiegu wymaga innych ustaleń niż dobór urządzenia do nowego centralnego systemu instalacyjnego.

Czas realizacji i uruchomienie przebiegają według tego samego trzyetapowego procesu, niezależnie od wielkości projektu i platformy. Weryfikacja inżynieryjna odbywa się przed potwierdzeniem harmonogramu produkcji, a urządzenie 4-rurowe wymaga sprawdzenia dwóch obiegów wodnych na podstawie rysunków obiektu zamiast jednego. Wykrycie niezgodności podczas przeglądu przed sprzedażą zajmuje mniej czasu niż podczas uruchomienia na miejscu. Dzięki temu etapowa, 60-dniowa modernizacja hotelu opisana wyżej przebiegła zgodnie z harmonogramem.

Oba opisane wyżej przypadki dotyczą modernizacji — wymiany istniejącego systemu, a nie nowej inwestycji — i takie zapytania otrzymujemy najczęściej. Niezależnie od wariantu cel pozostaje ten sam: niezawodne, całkowicie elektryczne ogrzewanie i chłodzenie przy niższym zużyciu energii niż w zastępowanym układzie złożonym z dwóch systemów.

FAQ

Agregat wody lodowej z pompą ciepła to system HVAC, który wytwarza wodę lodową i ciepłą wodę w tym samym obiegu chłodniczym. Może przełączać tryby pracy za pomocą zaworu rewersyjnego albo pracować jednocześnie dzięki układowi 4-rurowemu z odzyskiem ciepła. Koven Air dostarcza zarówno centralną platformę z podwójną sprężarką śrubową (200–1 500 RT), jak i platformę modułową ze sprężarką spiralną (60–80 RT na moduł, do 16 modułów połączonych równolegle).

Układ chłodniczy przenosi ciepło, zamiast je wytwarzać. W konfiguracji 4-rurowej do jednoczesnej pracy jeden wymiennik ciepła oddaje ciepło do obiegu ciepłej wody, a drugi pobiera je z obiegu wody lodowej — w tym samym czasie i przy takim samym nakładzie pracy sprężarki.

Dwie nasze instalacje zmierzone w rzeczywistych warunkach osiągnęły wartości 7.82 (szpital, centralny układ ze sprężarką śrubową) i 8.5 (hotel, modułowy układ ze sprężarką spiralną). Obie wartości zależą jednak od stopnia rzeczywistego nakładania się obciążeń na ogrzewanie i chłodzenie w budynku. Po przekazaniu nam profilu obciążenia opracujemy model dla danego budynku, zamiast podawać jedną z tych dwóch wartości.

W praktyce tak — terminy „agregat wody lodowej z pompą ciepła” i „agregat wody lodowej z odzyskiem ciepła” opisują tę samą kategorię urządzeń zapewniających jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie. Dostawcy i inżynierowie stosują oba określenia w zależności od regionu i doświadczenia. Kluczowa różnica techniczna dotyczy cyklu odwracalnego (jeden tryb pracy naraz) lub pełnego 4-rurowego odzysku ciepła (oba tryby jednocześnie), a nie użytej nazwy.

Zaleta: przy rzeczywistym nakładaniu się obciążeń jedno urządzenie zastępuje parę składającą się z agregatu wody lodowej i kotła (lub układu 2-rurowego i elektrycznego podgrzewacza ciepłej wody użytkowej). Dwie udokumentowane przez nas instalacje wykazały obniżenie łącznych kosztów eksploatacyjnych o 41–50% oraz okres zwrotu wynoszący 3,2–5 lat. Wada: korzyść zależy od rzeczywistej jednoczesności obciążeń. Budynek, w którym zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie rzadko występuje jednocześnie, nie osiągnie takich samych wyników. Dlatego dobieramy urządzenie na podstawie profilu obciążenia, a nie jednej ogólnej wartości.

Tak. To rzeczywiste pytanie, które zadają inżynierowie na forach HVAC. Centralny agregat wody lodowej z pompą ciepła może zasilać istniejący obieg wodny, pod warunkiem że wymagania dotyczące temperatury ogrzewania w istniejącej instalacji zostaną wcześniej porównane z zakresem projektowym skraplacza urządzenia. Taka ocena jest standardowym elementem naszej weryfikacji inżynieryjnej przed sprzedażą, a nie czynnością wykonywaną po fakcie.

Większość tych dyskusji dotyczy zakresu mocy, rodzaju sprężarki i identyfikowalności produkcji — tych samych trzech kwestii, które omawiamy na początku tej strony. Publikujemy tabelę platform, opis systemu identyfikowalności obejmującego 400 punktów i dwie rzeczywiste wartości ICOP zmierzone w terenie właśnie dlatego, że inżynierowie mówią, iż od nowszych dostawców trudno uzyskać jasne odpowiedzi na te pytania.

Zależy on od obciążenia przy jednoczesnym ogrzewaniu i chłodzeniu, a nie tylko od szczytowego obciążenia chłodniczego. Po przekazaniu nam profilu obciążenia budynku zarekomendujemy klasę mocy i platformę (centralną lub modułową), zamiast domyślnie wskazywać największe urządzenie z tabeli.

Gdy nakładają się obciążenia na ogrzewanie i chłodzenie, jak w szpitalach, hotelach i szkołach, jedno urządzenie pozwala uniknąć kosztu inwestycyjnego drugiego systemu i odzyskać ciepło, które agregat przeznaczony wyłącznie do chłodzenia odprowadziłby do atmosfery. Webinarium produktowe firmy Trane potwierdza, że przy takim nakładaniu się obciążeń dodatkowe kotły nie zawsze są potrzebne. Opisany wyżej szpital działa bez kotła od czterech lat właśnie dzięki takiemu rozwiązaniu.