МурманшельфИнфо. 2009, N 5.

ÿíâàðü 2009 ¹ 5 ÌóðìàíøåëüôÈíôî 59 Дом площадью 450 кв. м. Электрическая мощность, затрачиваемая на отопление, 9 кВт. Теплоцентр дома. Слева тепловой пункт. Справа тепловой насос. - Например? - В первую очередь хотелось бы отметить появление ряда энергосберегающих тех- нологий. На первое место можно смело по- ставить технологию применения тепловых насосов. Правда, отнести ее к новым мож- но с некоторой натяжкой, так как истории вопроса 150 лет. Просто применение те- пловых насосов в условиях, когда литр бен- зина стоил 4 копейки, а стакан газировки с сиропом 5 копеек, об этом говорить не приходилось. Сейчас все встало на «круги своя», и вопрос применения тепловых на- сосов оказался «на повестке дня». Что такое тепловой насос? Это холодиль- ник наоборот. В морозильной камере бы- тового холодильника находится объект, от которого отбирается тепловая энергия, и таким образом понижается температура. Отобранная энергия отдается через тепло- обменник /змеевик/ комнатному воздуху, при этом повышается температура по- мещения. Теперь представим, что объект, от которого отбирается тепловая энергия, - воды Кольского залива, а помещение, в которое отдается энергия, - Мурманский рыбокомбинат. Таким образом предприя- тие может решить проблему теплоснабже- ния. Принцип действия теплового насоса – это обратный термодинамический цикл. Хладагенты, разработанные российскими химиками, на сегодняшний день позволя- ют поднять температуру теплоносителя в конечном теплообменнике до 70 - 73 граду- сов. Этого вполне достаточно для обогрева жилых и производственных помещений. Эф- фективность применения тепловых насосов можно продемонстрировать на следующем примере. Если для обогрева помещения требуется 100 кВт электрической энергии, то при использовании теплового насоса для обогрева того же помещения с холодиль- ным коэффициентом 3 потребуется только 33 кВт. Экономический эффект очевиден. - Кроме отопления, где еще могут ис- пользоваться тепловые насосы? - По большому счету, тепловые насосы можно использовать в технологических процессах, где имеет место нагревание и охлаждение. Например, на молочных комбинатах при производстве молочной продукции на одних участках требуется технологическое нагревание, а на других – технологическое охлаждение. Эти процес- сы можно замкнуть через тепловой насос. Использование тепловых насосов на нефтеналивных судах улучшает ходовые характеристики, а за счет этого снижается стоимость транспортировки нефтепродук- тов на 3-4 процента. При использовании тепловых насосов на судах, транспортирую- щих сжиженный газ, решается еще одна серьезная проблема – проблема взрыво- опасности. Или, например, уже принято ре- шение о постановке атомохода «Ленин» на вечную стоянку в качестве музея. Для жиз- необеспечения корабля предполагается установка трансформаторной подстанции - на несколько километров будет тянуться ка- бель. Эксплуатационные затраты на содер- жание корабля можно сократить, используя энергию вод Кольского залива и тепловой насос. Атомоход «Ленин» - это дань приз- нательности российской научной и инже- нерной школе. Может быть, корабль-музей использовать как выставку современных достижений отечественной науки и техни- ки? В этом случае тепловой насос являлся бы реальной демонстрацией современных технологий энергосбережения. Просматривается возможность реше- ния ряда задач, стоящих перед аграрным комплексом Мурманской области… Могу сказать лишь, что область применения тепловых насосов ограничивается только нашей фантазией. Хочу отметить еще одно мощное техноло- гическое направление в энергосбережении – это аккумулирование тепловой энергии. Решение этой проблемы приводит к реше- нию целого ряда проблем, стоящих перед энергетикой в целом, а также снижает остроту проблемы, связанной с экологией. У многих людей тепловой аккумулятор ассоциируется с баком горячей воды. Такие тепловые аккумуляторы были, есть и еще будут использоваться. Но они уже малоэффективны. Существуют более эф- фективные методы аккумулирования те- пловой энергии. Один из таких методов основывается на фазовом переходе ра- бочего тепла. Этот метод начал использо- ваться с вводом в эксплуатацию первого атомного реактора и применяется в атом- ной энергетике и по настоящее время. Поясним сущность данного метода акку- мулирования тепловой энергии. Возьмем в качестве рабочего тела лёд, удельная теплоёмкость которого равна 1800 Дж/кг умноженные на 1 градус. Для того чтобы нагреть 1 кг льда на 1 градус, потребуется 1800 Дж энергии. В этом процессе ука- занная масса льда аккумулирует 1800 Дж энергии. При охлаждении льда на 1 градус будет выделено то же самое количество тепловой энергии. Теперь возьмём тот же самый 1 кг льда и при температуре плав- ления 0 градусов расплавим его и превра- тим в воду. Для этого потребуется передать льду 334000 Дж энергии. Это количество энергии будет аккумулировано в 1 кг рас- плава, то есть в 1 кг воды. При обратном переходе воды в лед будет выделена вся запасённая энергия – 334000 Дж. Этот пример наглядно показывает, что метод аккумулирования тепловой энергии при фазовом переходе оказался в 185,6 раза эффективней метода накопления энер- гии в результате нагревания. Конечно, в современных тепловых аккумуляторах в качестве рабочего тела используется не лед, а другие вещества. В разработанных в России тепловых аккумуляторах в каче- стве рабочего тела используется эвтекти- ка. Эвтектика позволяет аккумулировать в единице массы десятки и даже сотни миллионов джоулей. В поселке Зеленоборском уже сдан в экс- плуатацию многоквартирный жилой дом, в котором установлены тепловые аккумуля- торы. Нами ведутся проектные работы по реконструкции системы отопления целых поселков с использованием тепловых акку- муляторов. Подобная технология позволяет исключить из системы отопления нерента- бельные котельные.