Отопление без топлива

Устройство и принцип действия теплового насоса.

Старший брат теплового насоса – холодильник – сегодня работает в каждой квартире. В испарителе холодильник снимает тепло с продуктов питания, охлаждая их, и выбрасывает это тепло в атмосферу через радиатор на задней стенке. Передача тепла производится рабочим телом – хладагентом. Электроэнергия, потребляемая холодильником, расходуется лишь на перемещение хладагента по системе с помощью компрессора.

Аналогично, в испарителе теплового насоса вместо продуктов охлаждается вода источника, а снятая тепловая энергия не выбрасывается непосредственно в атмосферу, а греет в конденсаторе воду из системы отопления и горячего водоснабжения.

Источником для работы теплового насоса может служить любая проточная вода с температурой от 5 до 40 С. Чаще всего в качестве источника тепла используют артезианские скважины, нагретые промышленные сбросы, градирни, незамерзающие водоемы.

В тепловом насосе имеются три основных агрегата (испаритель, конденсатор, компрессор) и три контура (хладоновый, водяной источника и водяной отопления).

Испаритель - кожухотрубный теплообменник, где в трубках движется вода источника, а между трубок – хладагент (хладон).

Пусть через испаритель проходит 10 – градусная вода (например, из скважины). Путем регулировки дросселем настраивается такое давление хладона в испарителе, чтобы температура его кипения составляла +2 - +3 С (все хладоны имеют крутую зависимость температуры кипения от давления).

Теперь при тепловом контакте с «горячими» трубками часть хладагента вскипает, «отбирая» при этом энергию у воды. Охлажденная вода, прошедшая через испаритель, сбрасывается в другую (приемную) скважину. Испаренный хладон, в свою очередь, всасывается в компрессор, сжимается им и, нагретый, выталкивается в конденсатор.

Конденсатор по устройству – такой же теплообменный аппарат, как и испаритель. Попадая в межтрубное пространство с температурой 70-80 С, и вступая в теплообмен с обратной водой из системы отопления (50-55 С), хладон конденсируется на холодных трубках, передавая свою энергию воде. Вода в трубках нагревается, а хладагент, уже жидкий, стекает на дно конденсатора, откуда, за счет перепада давлений, через дроссель возвращается в испаритель. Так упрощенно выглядит рабочий цикл теплового насоса (см. рис. 1.).

Развитие теплонасосной техники в мире.
Первое же применение тепловых насосов для отопления показало, что даже газовые котельные не в состоянии экономически конкурировать с тепловым насосом, который, к тому же, выгодней с точки зрения экологии. В результате теплонасосные установки стали стремительно вытеснять другие способы теплоснабжения.

К настоящему времени масштабы внедрения тепловых насосов в мире ошеломляют:
- В Германии предусмотрена дотация на установку тепловых насосов в размере 400 марок на каждый кВт установленной мощности;
- В Японии ежегодно производится около 3 млн. тепловых насосов разной мощности;
- В США эта цифра составляет 1 млн. тепловых насосов;
- В Швеции 50% всего отопления обеспечивают тепловые насосы;
- В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими как источник тепла… Балтийское море с температурой воды 8 С;
- В мире по прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля тепловых насосов в теплоснабжении составит 75%.

Доля тепловых насосов в теплоснабжении

США – 63% - другие источники, 37% - тепловые насосы.
Швеция – 50% - другие источники, 50% - тепловые насосы
Россия – 99,9% - другие источники, 0,1% - тепловые насосы.

Причины признания тепловых насосов.
Экономичность. Чтобы передать в систему отопления 1 кВт тепловой энергии, тепловому насосу нужно лишь 0,2-0,35 кВт электроэнергии;
- Экологическая чистота. Тепловой насос не сжигает топливо и не производит вредных выбросов в атмосферу;
- Минимальное обслуживание. Для работы теплонасосной станции мощностью до 10 МВт не требуется более одного оператора в смену;
- Короткий срок окупаемости. В связи с низкой себестоимостью производимого тепла тепловой насос имеет малый срок окупаемости.

Затраты энергии в тепловом насосе на единицу выработанного тепла

Внедрение тепловых насосов в России
До сегодняшнего дня ЗАО «Энергия» остается практически единственным в нашей стране серийным производителем парокомпрессионных тепловых насосов. В настоящее время фирма осваивает выпуск абсорбционных теплонасосных установок, а также турбокомпрессорных тепловых насосов большой единичной мощности (свыше 3 МВт).

С момента своего основания ЗАО «Энергия» ввела в действие теплонасосные установки различной мощности на территории СНГ и ближнего зарубежья.

Деменева В.С.