Институт систем солнечной энергии Фраунгофера (ISE), исследовательский центр из Германии, разрабатывает тепловые насосы с малой заправкой пропаном (R290) для замены существующих систем газового и мазутного отопления в многоквартирных домах.
В рамках проекта «Разработка тепловых насосов с малой заправкой» (LCR290), исследовательский институт рассчитывает получить простые в использовании тепловые насосы для поэтажного и централизованного отопления с монтажом внутри здания, а также для высокопроизводительных систем наружной установки. Работа поддерживается консорциумом производителей, представляющих примерно 70% европейского рынка тепловых насосов.
Нам необходимы стандартизированные решения на базе тепловых насосов для жилищного строительства, чтобы заменить все системы газового и мазутного отопления. Пропан получил признание в качестве хладагента для теплонасосной техники и сейчас широко используется в тепловых насосах наружного монтажа. Сегодня мы нуждаемся в решениях, которые можно было бы без труда использовать внутри помещений.
— рассказала доктор Лена Шнабель, возглавляющая факультет технологий отопления и охлаждения в институте Фраунгофера.
Проект с бюджетом 7 миллионов евро (7,5 млн долл. США) финансируется Федеральным министерством экономики и защиты климата Германии.
Поддержку проекту оказывают представители отопительной и строительной индустрии, что, по словам исследователей, позволит разрабатывать решения с упором на практическое применение и быстрее внедрять их. Это, в свою очередь, ускорит переход к этапу серийного производства.
Востребованность разработок
Для успешной замены систем отопления, использующих ископаемое топливо, тепловыми насосами на R290 необходим широкий спектр разработок, считают в ISE.
К примеру, чтобы использовать системы с заправкой более 150 граммов пропана для поэтажного или централизованного отопления (с размещением теплового насоса в подвале), нужно соблюдать особые требования безопасности. Тепловые насосы высокой мощности также необходимы для централизованных подвальных систем.
Оптимизация систем высокой мощности для наружного размещения сконцентрирована на уменьшении заправки, совершенствовании процедуры размораживания и проведении стандартизированных испытаний безопасности.
Команда проекта LCR290 ведет разработки в направлении объединения нескольких тепловых насосов и управления ими. Кроме того, испытываются подходы к обеспечению безопасности, которые могут быть реализованы в большем масштабе.
В целом, проект направлен на повышение мощности при сохранении прежних габаритов и уровня безопасности. При этом исследователи надеются упростить установку таких систем в районах городской застройки.
Извлеченные уроки
Проект LCR290 базируется на наработках предыдущего проекта Института Фраунгофера — LC150, в рамках которого был создан тепловой насос, развивающий мощность 12,85 кВт при заправке 124 граммов пропана. Этот тепловой насос предназначен для индивидуального жилья. В проекте участвовали такие производители, как Viessmann, Bosch, Vaillant Group и Stiebel Eltron.
Проект показал возможность достижения удельной заправки пропанового теплового насоса 9,6 г/кВт. По данным института, удельная заправка типичных коммерчески доступных тепловых насосов составляет около 60 граммов пропана на киловатт.
Результаты проекта LC150 были представлены научным сотрудником ISE Тимо Метлером на 14-й конференции МЭА по тепловым насосам, проходившей в Чикаго с 15 по 18 мая 2023 года.
Уроки, извлеченные из проекта LC150, будут использованы для уменьшения заправки тепловых насосов большей мощности, заявили в исследовательском институте.
Вовлечение индустрии
Институт Фраунгофера (ISE) избрал «платформенный» подход, который, как ожидается, позволит быстро реализовать решения, пригодные для широкого распространения. Помимо представителей индустрии в проекте участвует консультативный совет.
Проект LC150 показал, что работа в рамках платформы дает поставщикам большую мотивацию для предоставления собственных услуг и наработок. Кроме того, проект предоставляет партнерам сетевые возможности и позволяет совместно проводить мероприятия по стандартизации и подготовке к рынку, которые обычно занимают много времени и требуют больших финансовых затрат.
— пояснила руководитель проекта д-р Катарина Моравец.
Компании-участницы получат доступ ко всем результатам проекта и данным измерений, заявили в институте. Их выгода также будет заключаться в опосредованном использовании испытательных стендов и опыта специалистов ISE в работе с пропаном.
Партнеры-производители смогут использовать разработанные решения при создании собственной продукции или продолжить совместную работу.
В исследовательском институте считают, что такой подход позволит увеличить масштаб производства, что приведет к существенному снижению стоимости продукции. Он также создаст условия для дальнейшего сотрудничества и повысит конкурентоспособность производителей.
