Тепловые насосы в Беларуси: миф или реальность?

В развитых странах после энергетического кризиса 1970-х годов особую актуальность приобрел вопрос экономии ресурсов. Поэтому там активно стали внедряться тепловые насосы. Для Беларуси — это пока новинка, не находящая широкого применения. Есть ли будущее у современного энергоэффективного решения в нашей стране? Чтобы ответить на этот вопрос, корреспондент журнала «Микроклимат и Холод» обратился к директору УП «Ламинар»

Александру БОРОЗДИНУ.

Александр Александрович, давайте начнем разговор с терминологии. Что такое тепловой насос?

В двух словах — это холодильник «наоборот». Разница лишь в том, что в случае теплового насоса производится не холод, а тепло. По большому счету холод и тепло — условные понятия, а физика процессов одна и та же. Это становится более понятным, если в качестве основной взять температурную шкалу Кельвина, в которой начало отсчета сдвинуто по сравнению со шкалой Цельсия на 273 градуса.

Каков принцип работы теплового насоса?

Система с тепловым насосом работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Работа установки осуществляется в компрессорно-конденсаторном цикле. Теплоноситель (вода или раствор гликоля в случае грунтовых источников) подается обычно из земли, водоема или воздуха в испаритель теплового насоса, где низкопотенциальное тепло отбирается (происходит охлаждение теплоносителя) и передается с помощью фреонового контура в конденсатор теплового насоса уже с более высокой температурой, достаточной для использования на обогрев помещений. Выделяемое на конденсаторе тепло по системе воздуховодов или трубопроводов подается к потребителю. Энергетический цикл можно представить несколько иначе. Низкопотенциальное тепло окружающей среды поступает в тепловой насос, где за счет дополнительной энергии переводится в высокопотенциальное тепло, которое можно использовать. Другими словами: берем бросовое тепло, добавляем немного электричества и получаем на выходе тепло, которое можно использовать для отопления, нагрева воды и т. д. Электрическая энергия затрачивается только на работу компрессора и перекачивание жидкости. Но ничего удивительного в получении дополнительной энергии нет, так как используется уже накопленное природой либо человеком тепло. У нас есть примеры использования бросового тепла от работ холодильных установок.

Какие преимущества дает использование тепловых насосов?

Главное преимущество — это экономичность. Вкладывая всего 1 кВт электроэнергии, можно получить в зависимости от режима работы 3–5 кВт тепловой. Так как при эксплуатации тепловых насосов отсутствует процесс сгорания топлива, они безопасны и экологически чисты. Тепловые насосы упрощают требования к системам вентиляции помещения и, что немаловажно, увеличивают уровень пожарной безопасности. Все системы данного устройства функционируют с использованием замкнутых контуров и требуют минимальных эксплуатационных затрат, не учитывая стоимость электроэнергии, которая необходима для работы оборудования. Система работает устойчиво, и колебания температуры в помещении минимальны. Кроме всего прочего, тепловой насос компактен: его модуль — размером с холодильник для систем отопления коттеджей.

В каких сферах в условиях Беларуси целесо­образно применение тепловых насосов?

Вообще установки могут применяться в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах. Но в наших реалиях начинать внедрение новой технологии следует, на мой взгляд, с промышленных объектов. В частности, использование теплонасосных установок экономически оправдано на предприятиях пищевой промышленности, где имеются высокотемпературные бросовые потоки и используются водоохлаждающие градирни с температурой поступающей воды на входе до 25 °С и выше. Даже если эта температура около 20 °С, то этого более чем достаточно для эффективной работы теплового насоса. Врезая в контур оборотного водоснабжения теплообменник-испаритель теплового насоса, тепло можно забирать и направлять на любые нужды предприятия. Например, для нагрева воды до 60 °С можно подать для обогрева помещения в режиме отопления, в душевые кабины и т. п. Если провести практические исследования, то на каждом предприятии можно найти источники низкопотенциального тепла.

А если с помощью теплового насоса будет получено слишком много тепла, куда его тогда направлять? Такая ситуация ведь возможна в летнее время…

Да, такая ситуация не исключена. Это одна из задач анализа: определить потребителей, чтобы именно на них направлять тепло. На самом деле и в летнее время необходимо горячее водоснабжение, мойка технологического оборудования и пр. Если тепла вырабатывается слишком много, то можно поделиться с соседями за пределами предприятия. В любом случае тепловые насосы работают в полностью автоматическом режиме и производят столько тепла, сколько необходимо потребителю.

Как можно оценить экономический эффект от внедрения теплового насоса?

Возьмем для примера котельную. При выработке одной гигакалории тепловой энергии при помощи теплонасосной установки тратится в три раза меньше энергии по сравнению с выработкой той же гигакалории посредством работы котельной. Это при сегодняшних ценах в Беларуси на энергоресурсы.

Или другой пример. Допустим, для обогрева помещения или цеха при помощи электроприборов условно требуется 50 кВт электроэнергии. Чтобы выработать аналогичное количество тепла с помощью теплового насоса, имея некоторые источники бросового тепла, даже подземные, будет затрачено только 15–17 кВт электроэнергии в зависимости от параметров среды, у которой будет отбираться тепло.

А какие необходимы первоначальные инвестиции?

Все зависит от потенциала вторичного источника энергии и потребности предприятия в тепле. Но в любом случае это не космические цифры. Речь идет о сумме от 15 до 80 тыс. долларов.

Какие есть примеры использования теплонасосных установок?

В прошлом году я посетил отраслевую выставку в Киеве «Промхолод». В рамках выставки в порядке обмена опытом ездил на одно из предприятий, на котором установлены термопечи. Чтобы термопечи работали эффективно и безопасно, для их охлаждения подается вода. Так вот, на этом предприятии системы оборотного водоснабжения использованы для работы теплового насоса. Установлены четыре компрессора Bitzer мощностью примерно по 30 кВт. Результат ошеломляет: газовая котельная, которая раньше отапливала три цеха, сегодня закрыта!..

А какие есть примеры в Беларуси?

К сожалению, пока в Беларуси почти полная тишина. Единичные случаи внедрения. Один из наших объектов — предприятие «Водоканал» в Минской области. Здесь установлен тепловой насос мощностью 30 кВт. Планируется проводить отбор тепла от бытовых стоков и использовать его для обогрева технологического корпуса. В ближайшее время объект будет сдан в эксплуатацию. Это пример, когда энергия добывается практически на пустом месте. А ведь стоки есть у каждого предприятия. Важно только правильно произвести расчет их объема и температуры.

Почему в Беларуси пока не получила распространения тема внедрения тепловых насосов?

У нас массовое освоение таких установок затруднено на ближайшую перспективу из-за сложившейся ситуации цен на топливно-энергетические ресурсы и значительных капитальных затрат по сравнению с традиционными источниками (ТЭЦ, котельная). Развитые страны уже давно не ставят под сомнение актуальность вопроса об экономии ресурсов и всячески поощряют льготами и субсидиями внедрение у себя тепловых насосов. Даже в соседней Украине уже существует программа увеличения выработки тепла с помощью тепловых насосов к 2030 году в 100 раз. Да и в России установки достаточно широко применяют там, где нет газа.

А у нас сегодня при нынешних ценах на газ и электроэнергию, которые значительно ниже европейских, люди не задумываются о поиске альтернативного вида топлива. Но это не может продолжаться долго. Внешние поставщики постепенно будут поднимать цены на энергоносители, поэтому нам придется вступить в конкурентную борьбу с зарубежными производителями.

Помимо прочего, следует признать малую осведомленность руководящего звена предприятий и чиновников о преимуществах внедрения тепловых насосов. Хотя некоторое понимание на уровне государства все-таки есть. Разработаны даже программы по внедрению теплонасосных установок. Но они пока далеки от практической реализации. И сложность здесь в том, что в республике есть примеры нескольких неэффективных проектов по внедрению тепловых насосов. Причина кроется в недостаточном профессионализме специалистов, которые работали над проектом, в результате чего ожидаемый эффект от внедрения теплонасосных установок не был достигнут. И сама идея, таким образом, была дискредитирована.

Какой вы видите выход из сложившейся ситуации?

Нельзя смиряться с таким положением вещей. Наша компания инициировала включение в план работы АПИМХ на второй квартал 2013 года работу по изучению вопроса и подготовке предложений по применению специальных тарифов на электроэнергию для работы тепловых насосов. Любое государство заинтересовано во внедрении энергосберегающих технологий, каковым и является тепловой насос. К примеру, в Чехии установлены специальные тарифы на электроэнергию, которая используется для работы тепловых насосов. Этот тариф гораздо ниже, чем тариф на обычное потребление электроэнергии. При таком подходе срок окупаемости теплонасосного оборудования многократно уменьшается.

Что предлагает компания «Ламинар» по тепловым насосам?

Мы в состоянии провести исследование предприятия на предмет возможности использования вторичных ресурсов для нужд отопления либо горячего водоснабжения. Выполняем проект­ные работы по установке теплонасосного оборудования. По индивидуальному заказу готовы собрать тепловой насос мощностью 30–100 кВт по теплу. Что касается серьез­ных промышленных агрегатов, то сегодня за рубежом есть производители, выпускающие такие установки. Поэтому под конкретную задачу мы можем предложить тепловой насос как российского производства, так и производства известных западных компаний. ●

220006, Минск, ул. Надеждинская, 52 • Тел.: +375 (17) 219 71 55, 219 76 94, 285 04 04 • info@laminar.by • www.laminar.by