Потребности в тепловых насосах

В. И. ВОЛК1, В. М. ОСАДЧИЕВ2, А. Н. ПЕТРОВСКИЙ2,
А. С. ЧЕРНОВ2, А. И. ФИЛИН3

1ВНИИНМ, 2МИФИ, 3НИКИЭТ *

ПОТРЕБНОСТИ В ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ [#2]

Цели использования тепловых насосов (ТН) определяют многообразие типов ТН, их мощностей и их количество. Задачу создания в России регулируемого рынка производства и потребления ТН необходимо решить за 8-10 лет.

1) Основные направления эффективного применения ТН

·  Теплоснабжение населения дешевым теплом за счет использования тепла окружающей среды (воды, воздуха, грунта).

·  Двухтактовые технологии в теплоснабжении (push-pull).

- Выкачивание тепла из теплоцентралей, что приводит к работе с пониженной температурой теплоносителя, к уменьшению транспортных потерь тепла, повышению кпд ТЭЦ.

- Использование общей циркуляционной тепловой системы для сбалансированного терморегулирования помещений здания.

·  Динамическая теплоизоляция. Удержание и запирание тепла в здании за счет создания в стене обратного потока тепла.

·  Корректировка температурного поля. Перераспределение тепла между двумя комнатами. Создание отрицательного градиента температур между потолком и полом. Экология, комфорт.

·  Двухцелевое действие. Обогревание дома, теплицы при охлаждении склада, хранилища. Суммирование эффективностей.

·  Возврат и утилизация «потерянного» тепла промышленных и бытовых видов деятельности. Рекуперация тепла.

·  Применение на химических и ядерных производствах.

·  Использование ТН на стационарных и отдаленных объектах армии, флота, структурах атомной отрасли, в том числе для жизнеобеспечения.

·  Новые подходы к проектированию и строительству, новые материалы.

2) Экономическая целесообразность ТН. С точки зрения экономики страны в целом, с государственных позиций, применение ТН заведомо эффективно. При использовании электроэнергии (АЭС или ГЭС) эффективность производства тепла с применением ТН возрастает в æ раз (тепловой коэффициент реальных ТН æ=3-4).

При сжигании газа в современной газовой турбине (ТЭЦ) можем иметь, например, эффективность μ1=0.3 по теплу плюс μ2=0.3 по электричеству, либо μ1=0.5 только по теплу (μ2=0), либо μ2=0.5 только по электричеству (μ1=0). Эффективность лучшего газового котла χ = 0.8 . Следовательно, лучшими способами производства тепла являются или сжигание газа в котле, или получение электричества (μ2=0.5) и использование его для ТН. Последний вариант с применением ТН выгоднее в μ2*æ/χ раз. Для реальных ТН такой комбинированный способ приводит к экономии топлива в 2 раза по сравнению со сжиганием его в газовых котлах. Легко видеть, что комбинированный способ работы ТЭЦ с ТН по сравнению с вариантами работы ТЭЦ без ТН дает экономию топлива в 2.5-3 раза.

3) Окупаемость использования ТН. Производство ТН в России оценивается примерно в $300 за кВт тепловой мощности. Разброс срока окупаемости в 2-4 года обусловлен ценой на топливо, которая резко растет и приближается к мировой, а также климатическими условиями региона, и др.

4) Почему ТН не используются в России? В теплых странах (западная Европа, США, Юго-Восточная Азия) проблемы широкомасштабного использования ТН решены. Выпускается более 2-х млн. кондиционеров и ТН в год. В Европе (Швеция, Австрия, Франция) эксплуатируется огромное количество ТН. Этому способствует большая цена топлива и государственная поддержка рынка производства и внедрения ТН. Россия холодная страна. Средняя температура января в странах Европы плюсовая. В европейской части России она равна -8°С, в Сибири -16°С. Особенности климатических условий в России формируют требования по параметрам ТН и условиям их установки. В частности, при возрастании мощности ТН возникает проблема теплосъема, так как теплоотдача сред (водоем, грунт, воздух) ограничена и достаточно мала.

Основные причины отсутствия ТН в России следующие. Искусственно занижены цены на газ. Нет культуры потребления и экономии энергии. Нет государственной поддержки программы энергозамещения. Нет своего производства ТН.

5) Потребности России в ТН по количеству и мощностям. Для средней полосы России для отопления дома площадью 100 м2 необходимо иметь тепловую мощность в 10 кВт. Насосы с тепловой мощностью 100 кВт достаточны для отопления школ, больниц, административных зданий. ТН с мощностью 1000 кВт удобны для задач возврата тепловых отходов, использования горячих источников. Внедрение в год 105 ТН с общей мощностью 2 ГВт с учетом срока службы ТН в 15 лет позволит дать тепло 10 млн. человек (30 ГВт). Потребности России в ТН тепловой мощностью 5, 10, 25, 100, 1000 (кВт) соотносятся примерно как: 100:200:30:30:1.

6) Регулируемый рынок производства и потребления тепловых насосов в России необходимо создать за 8-10 лет.

E-mail: *****@