Об использовании ТН в мире.

Энергетическая целесообразность применения тепловых насосов в качестве энергоисточников убедительно доказана результатами большого числа научных исследований и опытом эксплуатации миллионов ТНУ в промышленно развитых странах мира.

Сегодня в мире успешно эксплуатируется более 130 млн. теплонасосных установок различного функционального назначения. Общий объём продажи выпускаемых за рубежом ТН составляет 125 млрд. долларов США, что превышает мировой объём продажи вооружений в 3 раза.

Согласно данным Международного Энергетического Агентства (IEA) к 2020 г. в развитых странах мира доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов должна составить 75 %.

На сегодняшний день тепловые насосы, без сомнения, являются наиболее перспективными среди источников «нетрадиционной энергетики» для решения проблем энергосбережения, благодаря возможности «черпать» возобновляемую энергию из окружающей среды.

Однако решение вопросов выбора типа ТН, масштабов и областей их рационального использования в разных странах является далеко не однозначными.

Производство ТНУ в каждой стране ориентировано, прежде всего, на удовлетворение потребностей внутреннего рынка.

В США и Японии для отопления и летнего кондиционирования воздуха широкое применение получили реверсивные ТНУ класса «воздух-воздух». К 2000 году в США исследованиями и производством тепловых насосов занималось более пятидесяти крупных фирм. Общее количество работающих тну к 2003 году превысило 25 млн. единиц. В США существует стабильный прирост продаваемех теплонасосных установок на протяжении более, чем 20 лет.

В Японии ежегодно производится и продаётся до 500 тысяч ТНУ различного функционального назначения, и около 5 млн. теплонасосных систем являются основным оборудованием в обеспечении теплотой жилищного фонда.

Например, в Европе 77 % установленных тепловых насосов используют наружный воздух в качестве источника тепла, хотя в Швеции, Швейцарии и Австрии преобладают тепловые насосы, забирающие тепло из грунта.

В Норвегии на конец 1999 года насчитывалось в эксплуатации 27200 теплонасосных установок, из них 67 % использовали в качестве источника тепла окружающий воздух, 12 % - отработавший вентиляционный воздух, 19% - воду и грунт.

В Китае спрос на производство реверсивных тепловых насосов с 500 тыс. единиц в 1989 году достиг в 2003 году величины 18 млн. единиц, опередив Японию более, чем в 2 раза.

Самые крупные ТНУ эксплуатируются в Швеции и странах Скандинавии. Из 110 тысяч теплонасосных станций, работавших в Швеции в 2000 году, около ста имели мощность 100 МВт и более, а наиболее мощная в мире ТНС установленной тепловой мощностью 320 МВт успешно работает в Стокгольме, используя в качестве низкотемпературного источника теплоту морской воды.

В Германии к 1998 году было изготовлено для систем отопления и горячего водоснабжения более 500 ТНУ большой мощности с приводом компрессоров от дизельных и газовых двигателей и с утилизацией теплоты выхлопных газов.

В Грузии школой академика Гомелаури В.И. накоплен огромный материал по проектированию и оптимизации технологических и комфортных систем кондиционирования воздуха, действующих на базе ТНУ. Их успешная эксплуатация на Самтредской чайной фабрике, Сагареджойском молочном комбинате, в курзале Пицунды, климатобальнеологической лечебнице в г. Гагры, торговом центре Сухуми и других объектах подтвердила высокую энергетическую эффективность при правильном определении мощности, типа ТНУ, энергетического уровня природных и вторичных низкопотенциальных источников теплоты, рационально подобранного рабочего тела, термодинамического цикла и ряда других факторов.

Отмечается резкий подъем развития теплонасосной техники в России. На передовые позиции вышла совместно работающая группа ЗАО «Энергия» (Новосибирск) и комплекс «Тепломаш», ОАО «Кировский завод» ( С.-Петербург), которой принадлежит выпуск ТН мощностью от 10 до 3000 кВт. Ряд работ выполняется в рамках региональных программ энергосбережения и замены традиционных систем теплоснабжения на ТНУ: Новосибирская обл., Нижегородская обл., г. Норильск, г. Дивногорск (Красноярский край). Ожидается, что к 2010 году действующий парк ТНУ будет вырабатывать до 20 млн Гкал тепла, а в 2015 году более 45 млн.Гкал. Только реализация проекта перевода системы теплоснабжения на теплонасосную технологию в г. Дивногорске с использованием в качестве НПИЭ теплоты воды Енисея позволит снизить годовой расход электроэнергии на отопление и горячее водоснабжение города на 400 000 МВт ч и высвободить соответствующую мощность Красноярской ГЭС; получить экономию бюджетных средств города в 100 млн. рублей в год; отказаться от применения других альтернативных систем отопления, ухудшающих экологическую обстановку города; улучшить экологическую обстановку региона за счет обеспечения образования ледяного покрова на р. Енисей ниже бьефа. Стоимость всего проекта 400 млн. руб.

Другое новое и перспективное направление, разрабатываемое российскими коллегами, связано с применением тепловых насосов большой мощности (от нескольких МВт до нескольких десятков МВт) в системах централизованного теплоснабжения ТЭЦ. Об этом направлении внедрения теплонасосной технологии еще 5 лет назад не было и разговоров. Сегодняшние достижения в конструкции компрессоров, теплообменников, в использовании новых рабочих тел и схемных решений позволяют рассматривать проекты использования теплоты охлаждающей технической воды ТЭЦ в обход градирни, как ИНТ для тепловых насосов, или использовать в качестве ИНТ для ТН обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ. Наряду с проектами автономного теплоснабжения от ТНУ объектов ЖКХ, производства теплоты для промышленных технологических процессов и др. развитие указанных направлений говорит, что в России намечается определённый прорыв во внедрении ТНУ.

Областями наиболее рационального внедрения являются:

• применение тепловых насосов «воздух-воздух», «воздух-вода», «вода-вода», «грунт-вода» в жилищно-коммунальном секторе для горячего водоснабжения и отопления зданий по моновалентной, бивалентной и моноэнергетической схемам тепловой мощностью 5-30 кВт; наиболее привлекательным для внедрения реверсивных ТН «воздух-воздух» является регионы юга Украины и Крымский полуостров, а также объекты, где имеются достаточные объёмы сбросного вентиляционного воздуха;
• привлекательно так же комбинированное отопление в холодный период и кондиционирование в жаркое время помещений на базе ТНУ;
• применение ТНУ в системах создания оптимального микроклимата в крупных общественных зданиях, спортивных и киноконцертных комплексах, крытых бассейнах, где наряду с проблемами термостатирования и утилизации теплоты сбросных воздушных и водяных потоков создаются условия, исключающие условия конденсации влаги на металлических и железобетонных строительных конструкциях, провоцирующие их коррозию и разрушение;
• автоматизированные комп­лексные системы на базе ТНУ и теплообменников-рекуператоров для поддержания оптимального микроклимата в животноводческих помещениях, свинарниках, птичниках, инкубаторах и других объектах агропромышленного комплекса;
• применение тепловых насосов в различных технологических процессах промышленности и сельского хозяйства (сушка продуктов, материалов, сырья, дистилляция, осушение помещений и др.);
• с помощью крупномасштабных ТНУ (тепловой мощностью до 20-30 Гкал/ч)можно рассмотреть вопросы их применения в энергетике (утилизация сбросной теплоты циркуляционной воды после конденсатора турбины и возможные варианты передачи её в теплосеть).

Теплонасосная технология преобразования низкопотенциальной природной энергии или теплоты вторичных низкотемпературных энергоресурсов в высокопотенциальную тепловую энергию, пригодную для практического использования, представляет собой не очередную модернизацию традиционных энергоисточников, а внедрение нового, прогрессивного, высокоэффективного и экологически чистого способа получения теплоты. При этом теплонасосные установки (ТНУ) многофункциональны (одновременно производят теплоту и холод), мобильны, относительно просты в изготовлении и в эксплуатации и легко поддаются автоматизации.