Тепловые насосы

По тепловым насосам, предисловие

Стремление уменьшить затраты первичной энергии (потребление топлива) без снижения или даже с увеличением отдачи энергии конечному потребителю за счет более рационального способа ее преобразования - главная тенденция современной техники. Это относится и к системам теплоснабжения зданий и промышленных объектов.
Отдавая в конечном виде энергию в форме низкотемпературной теплоты (вода ниже 100 или воздух ниже 50'С), эти системы потребляют для нагрева высококачественное топливо в котельных с нагревом продуктов сгорания до 1500' С, либо, что еще более расточительно, электроэнергию.
Масштабы затрат топлива па теплоснабжение весьма велики-более половины всего котельно-печного топлива. Термодинамически рационально расходуется только та его часть, которая сжигается на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) - здесь в максимальной степени используется высокотемпературное тепло продуктов сгорания для выработки электроэнергии, а для теплоснабжения - теплоноситель той температуры, которая близка к необходимой для отопления.
Однако во многих случаях использование ТЭЦ может быть нерациональным. Там, где потребители теплоты рассредоточены, где не позволяют природные условия, основным источником теплоты остаются различные котельные и печи - от индивидуальных внутридомовых печей до крупных районных котельных, а также различные электронагревательные приборы. Тепловой насос призван в максимальной степени заменить отопительные огневые и электронагревательные установки.
Развитие теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. На наших глазах из существующей в течение 100 лет загадки термодинамики они становятся распространенным средством теплоснабжения. Если в настоящее время отопительных теплонасосных установок для зданий миллионы и промышленных - тысячи, то в ближайшие одно-два десятилетия их количество вырастет еще в 10 раз, а общая мощность, по прогнозу технического комитета МИРЭК по тепловым насосам, составит к 2000 г. от 50 до 150 млн. кВт.
Предлагаемая книга показывает, что тепловой насос находится в центре внимания зарубежных исследователей и промышленных фирм. Это важная область деятельности для машиностроителей и энергетиков, действительно позволяющая обеспечивать теплоснабжение с минимальными затратами первичной энергии и вытеснением органического топлива.
Относительно перспектив применения теплонасосных установок в СССР можно отметить следующее. Исторически сложилось так, что в СССР получил широчайшее применение только один из способов энергетически эффективного теплоснабжения - комбинированная выработка теплоты и электроэнергии па ТЭЦ (теплофикация). Масштабы теплофикации в СССР выше, чем во всех зарубежных странах, вместе взятых.
Теплонасосные установки с электроприводом можно рассматривать в термодинамическом смысле как разновидность теплофикации, т. е. выдачу полезной теплоты пе за счет недоотпуска электроэнергии, а за счет ее потребления. В СССР они еще мало распространены. Однако имеется много возможностей их эффективного применения, в основном для частичной замены котельных па органическом топливе, а также с использованием сбросного, геотермального или солнечного тепла.
Особо следует отметить тепловые насосы, потребляющие пе электроэнергию, а газ (абсорбционные и компрессионные с газомоторным приводом). Они подробно описаны в предлагаемой книге.
Авторы снабдили книгу обширной библиографией, и в этом также ее несомненное достоинство. Вызывает сожаление лишь отсутствие отечественных работ по тепловым насосам. Хотя практическое развитие тепловых насосов в СССР еще уступает зарубежному, многие основополагающие работы были сделаны и опубликованы именно в пашей стране [1 - 10].
Среди них следует отметить работы известного физика В. А. Михельсона, который в 1920 г. разработал подробный проект парокомпрессионной теплонасосной установки с аккумулированием солнечного тепла в грунте [1].
Заслуживает особого упоминания работа В. А. Зысина, где предложена схема теплового насоса с газомоторным приводом.
В [7] были впервые проведены подробные расчеты теплонасосных установок для централизованного теплоснабжения с пиковым догревом подаваемой воды в обычных котельных и показаны возможные объемы вытеснения органического топлива в годовом разрезе.
Широко применяемые в настоящее время промышленные тепловые насосы открытого цикла для получения острого пара с помощью сжатия в компрессоре сбросного пара низкого давления (их в мировой технике уже более 700) рассматривались в [8].
Концепция крупных теплонасосных станций и маневренных теплонасосных ТЭЦ сформулирована в [11]. Длительно и успешно работающие советские теплонасосные установки, как на морской воде в системе теплохладоснабжения здания, так и промышленная для процесса сушки, описаны в [12].
Вопросы экономики, весьма важные для принятия решений о применении тепловых насосов, но недостаточно освещенные в предлагаемой книге, более подробно рассмотрены в книге «Парокомпрессионные теплонасосные установки» Е. И. Литовского и Ю. В. Пустовалова (М., Энергоиздат, 1982).
Предлагаемая вниманию читателей книга дает представление об истории разработки, физических принципах и основных схемах применения тепловых насосов, а также об уровне развития этой техники за рубежом.
Основное достоинство книги - описание реализованных схем теплонасосных установок.
Несомненно, что знакомство советского читателя с данной книгой будет полезным и даст новый импульс широкому применению тепловых насосов в СССР.

Е. И. Янтовский

Предисловие было написано в 1982 году, в нем прогнозировалась общая мощность тепловых насосов в мире к 2000 году от 50 000 000 000 до 150 000 000 000 Вт. Реальная мощность рабочих тепловых насосов ниже в таблице в основных странах. Как видно из таблицы (источники интернет) реальная мощность тепловых насосов в 2000 году в мире была около 6 675,4 МВт или 6 675 400 000 Вт, что почти на порядок ниже прогнозов МИРЭК!

Оглавление книги Тепловые насосы