СТАНУТ ЛИ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ БОЛЕЕ ПОПУЛЯТНЫ, ЧЕМ ХОЛОДИЛЬНИК?

02/04/2014 - 13:21
Институт развития возобновляемой энергетики
fridges with heat pumps

История развития теплового насоса неразрывно связана с историей развития холодильника. В 1852 году Уильям Томсон (лорд Кельвин) предложил практическую теплонасосную систему, названную им «умножителем тепла». В дальнейшем усовершенствовал и детализировал теплонасосную систему инженер из Австрии Петер Риттер фон Риттингер, которого принято считать создателем теплового насоса. Именно этот австрийский инженер в 1855 году спроектировал первый тепловой насос. Однако на практике свое применение тепловой насос приобрел намного позже, только в сороковых годах XX века, с помощью изобретателя Роберта Вебера.

В 1912 году в Швейцарии был выдан патент на технологию тепловых насосов. Свое развитие теплонасосные технологии получили с 30-х годов XX века, когда в Англии был создан первый тепловой насос, предназначенный для отопления и горячего водоснабжения, с использованием тепла окружающего воздуха. В 1930 году, в США был введен в работу первый тепловой насос, который был установлен в здании объединенной штаб-квартиры освещения в Нью-Хейвен, штат Коннектикут.

Тепловой насос представляет собой устройство, которое передает тепло от низкотемпературного источника к среде с более высокой температурой, например системе отопления дома. Главным отличием теплового насоса от других источников тепла, является возможность использования низкопотенциальной энергии, взятой из окружающей среды (земли, воды, воздуха, сточных вод) для покрытия нужд в тепле во время отопительного сезона, нагрева воды для горячего водоснабжения и охлаждения дома летом. Поэтому, тепловой насос обеспечивает высокоэффективное энергоснабжение без газа и других углеводородов.

Тепловой насос способен брать тепло от нескольких источников, например: воздух, вода или земля. Таким же путем он может сбрасывать тепло в разные среды: в воздух, воду или землю. В зависимости от типа источника и приемника тепла, испаритель и конденсатор могут быть выполнены как теплообменники типа «воздух-жидкость», «воздух-воздух», «жидкость-жидкость». Преимуществом тепловых насосов системы «воздух-воздух» перед насосами «воздух-вода» является более низкая стоимость и невысокая температура стока (температура воздушных масс, проходящих через теплообменник конденсатора). Это позволяет обеспечить большую производительность, а, следовательно, высокий уровень теплоотдачи.

Несколько десятилетий назад тепловые насосы были очень дорогостоящими, доступными только богатым слоям общества, но с развитием новых технологий они стали более широкодоступными многим людям. В наши дни тепловые насосы, так же как и солнечные коллекторы, применяются для отопления помещений и горячего водоснабжения.

В связи с изменениями в политике многих государств, направленной на спасение экологической ситуации на Земле, большинство стран начало переходить на экологические виды топлива. Таким образом, тепловые насосы стали одними из альтернативных видов отопительных систем, которые являются экологически чистыми устройствами, так как при эксплуатации не выделяют продуктов горения и не имеют отходов производства.

Использование тепловых насосов перспективно в комбинированных схемах в сочетании с другими технологиями использования возобновляемых источников энергии, такими как: солнечной, ветровой, биоэнергией. Это позволяет достигнуть наиболее высоких экономических показателей. Применение тепловых насосов вносит наибольший вклад в экономию не возобновляемых энергоресурсов, с помощью технологий нетрадиционной энергетики. Благодаря своей энергоэффективности, тепловые насосы давно завоевали рынки США, Китая, Японии и стран ЕС.

Тепловые насосы все чаще используются в отопительных системах. Ежедневно такие установки пользуются популярностью, благодаря чему люди получают не только бесперебойную подачу горячей воды, но и теплые полы в домах.

На сегодняшний день в мире работает свыше 10 млн. тепловых насосов различной мощности - от нескольких кВт до сотен МВт. По прогнозу Мирового Энергетического Комитета, к 2020 году в развитых странах доля отопления и горячего водоснабжения от теплонасосных установок составит не менее 75%. Это свидетельствует о том, что в мировой практике меняется стратегия теплоснабжения: происходит переход от традиционного сжигания органического топлива к использованию энергоэффективных технологий для переработки рассеянного или сбросного техногенного тепла.

В США ежегодно производится 1 млн. тепловых насосов. При строительстве новых зданий для их обогрева используются исключительно тепловые насосы. Эта норма была утверждена Федеральным законодательством США.

В Германии предусмотрена дотация государства на установку геотермальных тепловых насосов, в размере 400 марок за каждый кВт установленной мощности.

В Швеции 50% всего отопления обеспечивают тепловые насосы. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается геотермальными тепловыми насосами, общей мощностью 320 МВт.

Исходя из таких темпов роста использования тепловых насосов, можно предположить, что в скором будущем в каждом доме будет установлен тепловой насос, и это будет также естественно, как наличие в настоящее время в каждом доме холодильника.

 

Люди вечно пытаются найти новые источники возобновляемой энергии, так что это не удивительно, что они особенно заинтересованы в воде и её универсальности. Соответственно, много усилий было направлено на получение энергии из приливной и волновой энергетики, которые производятся круговыми движениями молекул воды, вызванными дующим по поверности воды ветром.