Не много из истории о тепловых насосах

Принято считать, что «технологический фундамент» под создание теплового насоса заложил французский инженер Санди Карно. После публикации его трактата «Размышление о движущей силе огня...» понятие «тепловой цикл Карно» стал известен каждому школьнику, разбирающемся в курсе физики.

Работа Карно стала базой для создания прототипа теплонасосной системы, которая в 1852 году была представлена общественности лордом Кельвином. Установка показывала практическую возможность эффективного использования охлаждающей системы для отопления. Установка получила название «умножитель тепла». Согласно некоторым источникам, аналог такого «насоса Кельвина» был реализован в Швейцарии для вполне прикладных целей.
Еще через 17 лет талантливый немецкий инженер Клеменс Ватеркотте вызывал недоумение общественности, получая тепло прямо из земли, закапывая на своем участке пластмассовые трубы.

Современные технологии, применяемые в рефрижераторных установках, и новые высоконадежные компрессоры естественным образом привели к тому, что со временем были разработаны способы преобразования тепловой энергии в «высококачественную», которая уже вполне годилась для отопления помещений. Тепловые насосы начали производиться во всем мире в промышленных масштабах.

Ключевым моментом, определяющим принцип действия геотермальных систем, стал процесс передачи тепловой энергии наружной среды к хладагенту, циркулирующему в системе холодильной установки. В числовом выражении около 80% тепла, производимого геотермальными системами, транспортируется в помещение естественной энергией окружающей среды, которая является самовосстанавливающейся и полностью экологически безопасной.

Энергетические кризисы 1973 и 1978 годов послужили серьезным толчком для активного развития такого типа систем во всем мире. Согласно прогнозам Мирового энергетического комитета, уже к 2020 году доля тепловых насосов  в общем теплоснабжении развитых стран мира увеличится до 75%. Подтверждением такого прогноза может послужить цифра в 20 млн. теплонасосов, которые уже сейчас активно используются во всем мире. Их мощность колеблется в самых широких пределах.

Разные страны мира при производстве и эксплуатации тепловых насосов, конечно, ориентируются на собственные энергетические потребности и особенности. К примеру, Европа по большинству применяет водяные и водо-воздушные системы для обогрева помещений, в то время как Япония и США больше ориентированы на использование реверсивных установок воздушного типа. С их помощью осуществляется обогрев зимой и кондиционирование летом. В скандинавских странах, в свою очередь, благодаря широкому распространению центрального отопления, широко используются тепловые установки высокой мощности. Дания и Нидерланды в качестве привода тепловых насосов больше используют двигатели, работающие на газе.

В США тепловые насосы активно используются для кондиционирования воздуха круглый год. Для их работы используются электродвигатели. Число таких установок в Америке уже насчитывает несколько миллионов, а их производством занимается более 50 компаний страны. Около трети частных домов в США оборудованы тепловыми насосами, а само теплоснабжение осуществляется путем отбора тепла от воды и грунта. Непрерывно ведется разработка новых эффективных технологий в данной сфере. Также весьма эффективным является участие государства в этих процессах, которое серьезно поощряет владельцев тепловых насосов.

Сотни тысяч тепловых насосов на сегодняшний день использует Германия в системах водяного и воздушного отопления, а также для кондиционирования воздуха. Маломощные установки оборудуются электродвигателями, а крупные системы используют газовые и дизельные двигатели. Источниками тепла являются наружная вода, воздух и грунт. Суммарная мощность таких установок в Германии  уже составляет более 4МВт. Также как и в США, государство осуществляет поддержку и поощрение владельцев тепловых насосов. Так, каждый, кто ввел в эксплуатацию абсорбционную установку, получает 140 евро за каждый кВт мощности. В целом Германия лидирует по числу индивидуальных котлов отопления, работающих на газе и жидком топливе.

В Швейцарии широкое применение получили маломощные теплонасосные установки. Их насчитывается в стране несколько десятков тысяч. Для обеспечения центрального отопления используются уже крупные насосы. Так, в Лозанне работает тепловая установка, работающая от электропривода. Ее мощность составляет 7 МВт. Специально для развития отрасли в стране была принята национальная энергосберегающая программа. Она предусматривать троекратное увеличение числа действующих теплонасосных установок в течение трех лет.

В разных странах средняя мощность тепловых насосов существенно колеблется. К примеру, в Японии этот показатель составляет 10 кВт, в то время как в Швеции – более 100 кВт. Суммарная мощность всех теплонасосов на планете составляет около 250 тыс. МВт. Такого типа энергоустановки ежегодно вырабатывают около 1 млрд Гкал энергии, что сопоставимо со сжиганием 80 млн. тонн топлива.

UARU