18 августа 2023

Анализ и тенденции Европейского рынка тепловых насосов типа воздух-вода

Общий консенсус состоит в том, что развертывание тепловых насосов является ключевым подходом к достижению целей декарбонизации. Однако существует огромный пробел с точки зрения рыночного проникновения тепловых насосов во всем мире.

Способ отопления и оборудования источника тепла существенно отличаются в зависимости от климата, уровня экономического развития и энергетической структуры.

Тепловые насосы типа воздуховода, как отопительное решение для замены бойлеров на ископаемом топливе, достигли быстрого роста благодаря поддержке политики декарбонизации. Быстро растущая технология теплового насоса с воздушным источником тепла, продвигаемая основными японскими брендами, получила беспрецедентное развитие за последние 20 лет.

Технология Eco Cute, разработанная в Японии более 20 лет назад для подготовки горячей воды, добилась зрелости и продолжает стабильно развиваться.

Согласно политике Китая по превращению угля в электроэнергию, в северном регионе Китая наблюдается значительный рост экологически чистых систем отопления и коммерческого горячего водоснабжения. Политика декарбонизации будет стимулировать рынки Соединенных Штатов и Австралии в будущем, а тепловые насосы для подготовки горячей бытовой воды находятся на пути к дальнейшему развитию.

Политика развития рынка

Политика декарбонизации Европы – лидер в мире. Федеральное правительство США и такие штаты как Калифорния также начали разрабатывать и внедрять соответствующую политику защиты окружающей среды. Существует консенсус по поддержанию экологически чистой энергии, электрификации и использованию тепловых насосов.

Европейская Комиссия вместе с сообщением обнародовала первую часть пакета предложений Fit for 55. Первая часть пакета Fit for 55 содержит предложения по внедрению или просмотру 16 различных политик. Для отрасли отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и зданий в целом есть два чрезвычайно актуальных политических предложения: расширение Системы Торговли Выбросами ETS Европейской Унии на сектор зданий и просмотр Директивы по Энергоэффективности и Восстанавливаемых Источников Энергии EED и RED II, которые еще больше декарбонизируют в рамках стратегии Волны Реновации Renovation Wave.

В Европе внесены изменения в Директиву по налогообложению Энергетики (ETD). Жидкое и газовое отопление сталкиваются с растущим налоговым бременем, что делает тепловые насосы все более благоприятными в новом строительстве.

В марте 2022 года Международное Энергетическое Агентство IEA предоставило Европейской Унии план по 10 пунктам с целью уменьшения зависимости от поставок российской нефти и газа более чем на одну треть, одновременно поддерживая Европейское Зеленое Соглашение с доступными чрезвычайными опциями для продвижения дальше.

В мае 2022 года Европейская Комиссия обнародовала план REPowerEU. Европейская Уния стремится удвоить текущее количество применения тепловых насосов, что приведет к совокупной установке 10 миллионов систем в течение следующих пяти лет.

Типы тепловых насосов воздух-вода

В этом специальном выпуске издание JARN определяет тепловой насос как водяной тепловой насос с электрическим приводом, основным применением которого является обеспечение отопления помещений и/или подогрева гигиенически чистой бытовой воды. Некоторые системы (реверсивные) могут обеспечивать пассивное охлаждение в качестве опции.

Моноблочные, сплит и баковые системы

Наружные блоки тепловых насосов типа воздух-вода делятся на моноблочные и сплит-системы.

Внешний блок моноблочной системы больше, чем сплит, поскольку содержит компрессор, конденсатор, испаритель, клапаны и расширительный бак.

Моноблок – это общее название тепловых насосов типа воздух-вода, не требующих установки трубопроводов хладагента. Некоторые имеют независимый гидроблок, другие имеют гидроблок, встроенный во внешний блок. Моноблочные системы тепловых насосов типа воздуховода были утверждены в Германии и Великобритании.

Напротив, сплит-системы требуют монтажа трубопроводов хладагента, и, как правило, монтажные работы будут выполняться как хладагентными подрядчиками, так и сантехническими. Гидробокс или гидравлический модуль содержит конденсатор, клапаны, насосы и расширительный бак.

Ассортимент продаж моноблочных и сплит-систем отличается в зависимости от культуры отопления и климата страны. В холодном климате установка интегрированного блока вне помещения связана с риском замерзания водопроводных труб. В настоящее время моноблочные системы могут нормально работать, когда внешняя температура ниже точки замерзания, но некоторые поставщики котельных опасаются систем из-за риска замерзания труб. Между тем внешние блоки сплит-систем могут похвастаться преимуществами компактной конструкции.

В прошлом дизайн был сосредоточен на внутренних блоках, в то время как современные конструкции сделали внешние блоки более компактными. Энергоэффективность сплит-систем значительно выше, чем у моноблочных.

Системы горячего водоснабжения типа воздух-вода, встроенные в бойлер, предназначены только для производства горячей воды, как правило, с мощностью теплового насоса менее 3 кВт,

Системы горячего водоснабжения типа воздуховода, встроенные в бойлер, предназначены только для производства горячей воды, как правило, с мощностью теплового насоса менее 3 кВт, и они обычно используют хладагент R134a. Устройства можно подключать к солнечным фотоэлектрическим панелям.

Гибридные системы

Гибридные тепловые насосы являются важнейшим инструментом в переходе к декарбонизации.

Учитывая баланс между климатическими условиями, тарифами на электроэнергию и расходами на ископаемое топливо, тепловые насосы типа воздуховода могут быть установлены примерно в одной трети европейского региона. В остальных регионах понадобятся гибридные системы, совмещающие тепловой насос с газовым/жидкостным бойлером или фотоэлектрической системой. Эти гибридные системы используют тепловой насос при температуре наружного воздуха приблизительно от 5ºC до 6ºC, а затем используют газовую систему, когда температура падает дальше.

Спрос на гибридные системы, которые используют как электроэнергию, так и газ, предположительно возрастет в больницах и других учреждениях, которые должны рассмотреть возможность хеджирования своих рисков. Также ожидается, что конечные пользователи проявят больший интерес к гибридным системам при падении цен на нефть и газ.

Все больше и больше гибридных систем представлено на выставках, и эти системы являются одними из самых перспективных продуктов в Европе. Практически все производители активно разрабатывают гибридные системы, помогающие снизить риски и становятся отличным выбором для конечных пользователей.

Реверсивные модели в Южной Европе

Для регионов южной Европы, где функции охлаждения требуются в течение большей части лета, интегрированные тепловые насосы типа воздуховода имеют большой рыночный потенциал.

Реверсивные модели тепловых насосов типа воздух-вода, которые предлагают отопление и охлаждение, теперь доступны для оптимального комфорта зимой и летом. Новые реверсивные баки могут производить охлажденную воду для охлаждения или могут производить горячую санитарную воду летом.

Эта комплексная система была установлена во многих новопостроенных элитных жилых домах, что привело к умеренной доле рынка, но продажи все еще низки с точки зрения чистых цифр. В результате ежегодные темпы роста реверсивных моделей пока не оправдали ожиданий.

В Италии и Испании наблюдался высокий спрос на кондиционеры, и тепловые насосы типа воздуховода с возможностью рекуперации тепла получили признание на рынке. В отличие от этого, в странах, где бытовые кондиционерные системы не слишком нужны, например, в Германии и Великобритании, на рынке не возникло значительного спроса.

Внутренние тепловые насосы

Многие производители также разработали внутренние блоки 'все в одном', обеспечивающие охлаждение, отопление и ГВС. Внутренние блоки 'все в одном' имеют компактные размеры, снижают затраты на установку, экономят время и пространство, а также предлагают более простое обслуживание.

В некоторых интегрированных системах внутренние гидроблоки и закрытые баки устанавливаются внутри помещений, в таких помещениях как кухни, где важен эстетический вид.

Некоторые тепловые насосы типа воздуха-вода могут регулировать две разные температуры потока, таким образом управляя двумя разными требованиями к отопительной нагрузке. Система может регулировать и поддерживать две температуры подачи теплоносителя, когда разные температуры нужны для разных помещений. Еще одной особенностью таких моделей является двухзонное управление охлаждением. Для регионов с холодными зимами радиаторы, использующие эффект излучения, могут добиться высокой мощности обогрева без работы основного вентилятора. Комфортную температуру можно поддерживать с небольшим движением воздуха с помощью микровентиляторов с очень низким энергопотреблением и минимальным шумом.

Тепловые насосы в многоквартирных домах

Тепловые насосы уже являются технологией номер один в новых и типовых односемейных домах в нескольких странах, особенно в Европе. Однако, поскольку люди все больше переезжают в города с высокой плотностью обитания, многоквартирные дома становятся все более распространенными. Использование тепловых насосов в существующих многоквартирных домах представляет важный недостаточно использован потенциал для обеспечения широкомасштабной декарбонизации сектора зданий с точки зрения потребностей в тепле городских районов.

Эти многоквартирные дома обычно состоят из трех или более жилых единиц, построенных на одном участке в Европе, где проживает около 8-9 членов семьи. Многоквартирные дома представляют огромный потенциальный рынок для тепловых насосов; однако, способ установки внешнего блока остается проблемой, которую нужно решить.

Подогрев воды

В большинстве регионов Европы зима холодная, потому отопление нужно. Горячая вода в основном используется для душа, и, как правило, не нужна в больших количествах. Поэтому большую часть европейского рынка тепловых насосов типа воздуховода занимает оборудование только для обогрева помещений, а также как для обогрева помещений, так и для горячего водоснабжения. Кроме того, растущим спросом в таких странах, как Франция и Германия, пользуются продукты, предлагающие только горячее водоснабжение.

Ранее в Европе были очень популярны продукты, обеспечивающие подогрев полов, но некоторые клиенты также выбирали радиаторы отопления, поэтому тепловые насосы типа воздух-вода подключали к внутренним блокам, в том числе к радиаторам. Однако продажи достаточно низкие по сравнению с напольными системами.

Коммерческое горячее водоснабжение

Несмотря на отличие расширения применения на каждом рынке, тепловые насосы типа воздух-вода, используемые в промышленных системах горячего водоснабжения, демонстрируют растущую тенденцию в Европе.

Растущее количество тепловых насосов типа воздуховода большой мощности устанавливается для замены электрических водонагревателей и жидкостных котлов для обеспечения отопления помещений и горячего водоснабжения в коммерческих помещениях среднего размера, включая многоквартирные дома, гостиницы и заведения ухода. Среди этих применений тепловые насосы типа воздух-вода, способные подавать горячую воду высокой температуры для таких объектов, как рестораны, парикмахерские и спортивные центры, и пользуются стабильным ростом доли рынка.

Большинство тепловых насосов типа воздуховода для коммерческих водонагревателей используют R410A и R32, но тепловые насосы для подготовки горячей воды Eco Cute, которые используют CO2 в качестве хладагента для получения высокотемпературной горячей воды, постоянно расширяются на рынке. В последнее время несколько изготовителей начали рекламировать малогабаритные системы Eco Cute. На рынок были выпущены версии как теплового насоса с воздушным источником тепла, так и грунтового теплового насоса.

Водонагреватели Eco Cute на CO2

Нагрев воды является важным процессом в коммерческих целях. В Европе действуют правила по хладагентам, которые в будущем исключат определенные хладагенты, и есть окно возможностей, которое позволит производителям захватить долю рынка, выпуская продукты, использующие хладагент CO2, прежде чем появятся другие варианты.

Несколько японских производителей выпустили водонагреватели Eco Cute, использующие CO2 как хладагент для регионов с холодным климатом Северной Европы. Однако продажи этих малогабаритных моделей Eco Cute поначалу в Европе были медленными. Основными причинами являлись технологические ограничения, такие как качество воды, а также высокая первоначальная стоимость. Но продажи систем Eco Cute сейчас расширяются в некоторых странах, включая Францию.

Установка трубопровода для хладагента высокого давления CO2 приводит к высокой первоначальной стоимости. Однако экологичность в сочетании с возможностью поставки горячей воды с высокой температурой перспективна не только для жилых, но и коммерческих применений.

Regional Characteristics

Системы отопления, использующие циркуляцию горячей воды зимой, глубоко укоренены в европейской культуре отопления. Из-за отличий в климате и привычках требования к тепловым насосам отличаются в Европе.

Производители должны обогащать свои линейки продуктов для удовлетворения этих потребностей.

В целом европейский рынок делится на три основных зоны: теплые, холодные и экстремально холодные регионы в соответствии с особенностями климата.

Испания и Италия – это теплые регионы, для которых зимой отопление, а летом – кондиционирование воздуха. Очень популярны реверсивные модели, позволяющие переключать нагрев и охлаждение. Поскольку Испания и Италия являются основными рынками кондиционирования воздуха в Европе, на этих двух рынках конечные пользователи и заинтересованные стороны привыкли установить и обслуживать внешние блоки теплового насоса воздуха-вода типа сплит. Значительный процент продаж тепловых насосов типа воздуховода осуществляется через каналы сбыта кондиционеров.

В холодных регионах, таких как Германия и Австрия, кондиционирование воздуха исторически не требовалось. В последние годы страны средней широты пострадали от изменения климата и рынки кондиционеров расширились. Тонкий дизайн внешних блоков в этих регионах распространен и очень ценится. Внешний дизайн и его влияние на городской пейзаж приобрели особое значение. Потребители в этих регионах любят продукцию высокого класса.

В скандинавском регионе очень холодно, и отопление в этой местности обязательно для противостояния сильным холодам со стороны населения. Работа тепловых насосов типа воздуховода в условиях экстремально низких температур требует не только высокой тепловой мощности, но и высокой надежности системы. Кроме того, Северный регион уделяет особое внимание эстетическим аспектам систем.

Европа не только имеет разнообразный климат, но и более 50 языков. Поскольку в Европейской Унии существует 24 распространенных языка, дисплей и инструкции по использованию контроллера должны быть доступны на нескольких языках. Многие производители используют свои европейские филиалы для предоставления многоязычных услуг.

Большой перспективный рынок для модернизации

Реконструкция и Зеленое Соглашение в Европе направлены не только на новые здания, но и открывают огромные возможности для установки различных типов тепловых насосов на рынке модернизации жилья. Европа поставила своей целью улучшить энергетические показатели 35 миллионов домов к 2030 году для достижения целей декарбонизации. Если размер рынка отопления тепловыми насосами будет основываться на объемах финансирования, то доля тепловых насосов в отоплении вырастет до 80% в 2030 году.

Традиционный метод отопления использует бойлер, работающий на сжигании ископаемого топлива, для циркуляции горячей воды с температурой около 65ºC через радиаторы с целью обогрева помещений. Таким образом, использование тепловых насосов типа воздуховода, которые могут производить горячую воду с температурой выше 65ºC, решит любые проблемы при реконструкции существующих домов.

Тепловые насосы типа воздух-вода для холодного климата

Продажи тепловых насосов типа воздуховода были ограничены в некоторых регионах с холодным климатом. Частично это связано с конкуренцией со стороны других видов отопления, а также потерей тепловой мощности и эффективности тепловых насосов типа воздуховода при низких внешних температурах. Однако теперь доступны тепловые насосы типа воздух-вода с лучшей производительностью при низких внешних температурах. Это приведет к более широкому применению тепловых насосов типа воздуховода в холодных регионах, которые сегодня в основном полагаются на ископаемое топливо для отопления.

Несколько производителей разработали тепловые насосы типа воздуховода для чрезвычайно холодного климата, которые могут обеспечить достаточную мощность отопления и подачи горячей воды даже при низких внешних температурах. Эти тепловые насосы типа воздуховода гарантируют тот же уровень эффективности работы при внешней температуре –15ºC и работу без сбоев при температурах до –28ºC.

Низкие показатели мощности

Поскольку Директива ЕС по Энергетической Эффективности Зданий EPBD и другие энергетические нормы теперь направлены на эффективность всего здания, новые дома, построенные в Европе, начинают характеризоваться лучшими характеристиками изоляции. Если показатели теплоизоляции дома повысятся, тепловые насосы типа воздух-вода с меньшей мощностью, производящие горячую воду с более низкой температурой, смогут обеспечить достаточное количество горячей воды для новых моделей радиаторов и напольных систем при отоплении. Если система теплового насоса типа воздуховода мощностью 16 кВт обычно используется для отопления дома, то новый дом такого же размера с высокоэффективной изоляцией может обойтись тепловым насосом типа воздуховода мощностью 8 кВт. Для удовлетворения этого рыночного спроса все больше производителей снижают мощность своих систем примерно до 5 кВт.

Эта разработка будет способствовать массовому производству, что, как ожидается, еще больше снизит издержки. Переход от систем с большей мощностью к системам с меньшей мощностью может также снизить среднюю стоимость оборудования. Если производители смогут предложить более доступные цены, это существенно повысит рыночный спрос на тепловые насосы типа воздух-вода.

Снижение рабочего шума

Шум рассматривается Европейской Унией как один из главных факторов, негативно влияющих на здоровье людей, и Европа постоянно обнародует новые правила рабочего шума. Многие изготовители активно разрабатывают новые продукты для решения проблемы шумового загрязнения внешними блоками.

Германия, Швейцария, Австрия и некоторые другие европейские страны имеют строгие требования по контролю рабочего шума внешнего блока, причем Германия является самой суровой. Германия и Швейцария также рассматривают дальнейшие ограничения. В странах с холодным климатом внешние блоки теплового насоса типа воздуховода имеют тенденцию быть шумными из-за строгих условий эксплуатации. В этих обстоятельствах системы, разработанные для Франции, будет трудно применять в Германии.

Сниженный уровень рабочего шума стал конкурентной особенностью тепловых насосов типа воздух-вода. Производители стремятся улучшить производительность компрессора и конструкции вентиляторов для понижения уровня рабочего шума внешних блоков.

Интеллектуальные тепловые насосы типа воздух-вода

Интеллектуальные облачные сервисы для тепловых насосов типа воздуховода обеспечиваются некоторыми производителями для дистанционного управления функциями отопления и горячего водоснабжения, включая мониторинг потребления энергии. Подключившись к облачному порталу, пользователи могут удаленно управлять всеми функциями системы. Облачные порталы могут похвастаться такими функциями как экономия энергии, комфорт, контроль с любого места, повышенная эффективность и лучшее управление ресурсами.

Тепловые насосы типа воздуховода с функциями интеллектуального управления электросетью делают более гибким реагирование на спрос на электроэнергию, создавая единый интерфейс для интеграции тепловых насосов в интеллектуальную сеть. Тепловые насосы типа воздуховода, оснащенные этой функцией, могут изменять режим работы после получения контроллером соответствующих сигналов.

Сервисные системы

Качество обслуживания является важнейшим показателем оценки потребителем отопительного оборудования.

В европейских странах с холодными зимами тепловые насосы типа воздуховода, используемые в качестве отопительного оборудования, должны быть чрезвычайно надежными. Для быстрого решения проблемы пользователей и достижения высокой надежности производители тепловых насосов типа воздух-вода должны создать собственные сервисные сети.

Продажи и обслуживание тепловых насосов типа воздуховода в основном осуществляются через кондиционерные каналы, поскольку внешние блоки тепловых насосов типа воздуховода в основном производятся азиатскими производителями кондиционеров. Поставщики монтажных услуг обычно продают и устанавливают кондиционеры с января по август, а начинают продажу и обслуживание тепловых насосов типа воздух-вода в сентябре. Однако местные производители отопления обладают мощными отопительными каналами, которые могут похвастаться большими преимуществами тепловых насосов типа воздух-вода.

Вызовы по хладагентам

Основные производители продвигают тепловые насосы типа воздух-вода с хладагентом R32 на европейском рынке. Переход на хладагент R32 является рыночной тенденцией, которая в последнее время значительно ускорилась. Тем не менее, тенденция активного внедрения хладагента R290 в моноблочные системы ускорилась в Германии и некоторых других европейских странах. В результате растет количество производителей, использующих R290 в тепловых насосах типа воздуховода бакового и моноблочного типа. Кроме того, моноблочные тепловые насосы типа воздуховода могут похвастаться внешней системой охлаждения и внутренней системой водоснабжения, что не создает проблем с безопасностью. Производители активно выводят на европейские выставки свои моноблочные тепловые насосы типа воздуховода на рабочей жидкости R290. Однако рыночная доля R290 продемонстрировала лишь средний однозначный рост.

В апреле 2022 года Европейская Комиссия обнародовала последние изменения в Регламент по флюосодержащим F-газам. Предложение по F-газам - сократить выбросы парниковых газов по крайней мере на 55% к 2030 году и сделать Европу климатически нейтральной к 2050 году. Предложение усилит систему квот в контексте постепенного сокращения гидрофторуглерода, уменьшая тем самым потенциальное климатическое влияние новых гидрофторуглеродов на рынке Европейской Унии на 98% между 2015 и 2050 годами.

Показатель Потенциала Глобального Потепления GWP хладагентов, используемых в кондиционерах воздуха типа сплит и тепловых насосах типа воздух-вода, на основе Четвертого Отчета об Оценке Межправительственной Группы Экспертов Климатических Изменений (IPCC 4), определен следующим образом:

  • Для одинарной сплит-системы с хладагентной заправкой менее 3 кг: запрет на хладагенты с показателем GWP 750 или более начиная с января 2025 года;
  • Для сплит-систем с номинальной мощностью охлаждения ниже 12 кВт: запрет на хладагенты с показателем GWP 150 или более, начиная с января 2027;
  • Для сплит-систем с номинальной охлаждающей мощностью более 12 кВт, запрет на хладагенты с показателем GWP 750 или более, начиная с января 2027 года.