10.1.6. Энергия из земли, воздуха и воды тоже. Тепловые насосы.

Наверное, Вас уже не удивишь установками, которые способны выдавать энергии больше, чем затрачивается для обеспечения их работы. Конечно же, их КПД так и остался меньше единицы, и нам остается лишь выяснить, откуда извлекается дополнительная энергия. Одним из примеров такого рода установок являются тепловые насосы. Вероятнее всего, с таким названием Вы столкнулись впервые. Но вряд ли среди Вас найдется хоть один человек, который бы не имел дело с установками такого типа. Примером такой установки является наш обычный холодильник. А суть такого названия – тепловой насос - заключается в том, что он «откачивает» тепло от более холодного объема и передает его к более горячему. Вот и у Вашего холодильника, то есть теплового насоса, тепло отбирается от охлаждаемого, то есть холодного пространства, и передается горячему радиатору, который обычно располагается с задней стороны агрегата.

Как же приспособить агрегат, подобный холодильнику, к извлечению откуда-то энергии для наших нужд? Во-первых, что значит откуда-то? Нас окружают воздушное и водное пространство, под нами располагается земная поверхность. И над всем этим – наше родное и доброе Солнце, одаривающее нас теплом и светом. Этим теплом Оно согревает и воздух, и воду, и землю. Вот из этих сред и извлекает тепловой насос то тепло, которое дарит нам Солнце. В этом смысле можно сказать, что тепловой насос «работает» на солнечной энергии. Для этого в землю закапывают змеевик из пластмассовых труб или опускают трубы в пробуренные скважины, укладывают трубы на дно водоема или прогоняют воздух через радиатор-теплообменник. Извлеченное циркулирующей водой тепло подается в тепловой насос и в нем преобразуется в тепло с такой температурой, которая требуется для наших бытовых и хозяйственных нужд. Все понятно? Видите, как просто?

На самом же деле получилось это не сразу и не так просто. Первые тепловые насосы были громоздкими, ненадежными и имели низкий коэффициент преобразования (КП). Это, конечно же, не то, что мы называем коэффициентом полезного действия, который всегда меньше единицы. А величина КП должна быть больше единицы – иначе кому нужен тепловой насос, не дающий нам дополнительного тепла.

Первая информация о реально изготовленных в России тепловых насосах поступила от фирмы «ИНСОЛАР» в 1993 году. Были предложены к использованию два типа установок.

Первая из них АТНУ-10 при потребляемой мощности 3,5 кВт производила тепловую энергию в объеме 10,3 кВт. Коэффициент преобразования практически равен 3. Температура воды на выходе в систему отопления – 45 градусов. Кроме отопления в зимнее время, установка в летнее время способна охлаждать подсобные помещения (кладовые, овощехранилища).

Вторая установка ТУГВ-200 при потребляемой мощности 420 Вт производила тепловую энергию в объеме 2,0 кВт. Коэффициент преобразования приближался к 5. Температура воды на выходе в систему горячего водоснабжения – 55 градусов.

В 1999 году нам довелось ознакомиться с техническими материалами и продукцией фирмы «WATTERKOTTE» в немецком городе Herne, выпускающей тепловые насосы широкого ряда мощностей. Интервал потребляемых мощностей – от 1,4 до 17,8 кВт. Выходная, то есть тепловая мощность – от 8,3 до 110,2 кВт. На этих установках достигнут коэффициент преобразования – 6. Серьезное достижение. И все это на уровне серийного производства.

Вот и представьте себе, что может дать такой тепловой насос. Считается, что для обогрева жилого помещения с обычным уровнем теплоизоляции в зимнее время требуется тепловая мощность в 1 кВт на 10 кв. метров площади. Например, для дома в 200 кв. метров потребовалось бы 20 кВт электрической мощности. Удовольствие, как Вы понимаете, дороговатое. Но с помощью теплового насоса с коэффициентом преобразования 6 расход электроэнергии можно снизить до 3,3 кВт. А это уже вполне приемлемо с экономической точки зрения. И какая экономия электроэнергии – более 80 процентов.

Является ли это пределом возможного? На одном из семинаров по энергосбережению в Минском международном образовательном Центре представитель Академии Наук России грозился довести коэффициент преобразования теплового насоса до 23. Ну прямо фантастика какая-то! Хотелось бы надеяться, что фантастика эта научная, а значит - она должна сбыться. Вот тогда-то экономия электроэнергии на отопление перевалит за 95 процентов. Что же тут скажешь, поживем – увидим.

Но и это еще не все. Можно ведь расход энергии на отопление дома снизить и за счет рационализации самого процесса отопления. В Норвегии, например, создана система так называемого «разумного» дома. В нем контролируются отопление, освещение, автоматически отключаются ненужные приборы. Превращение обычного дома в «разумный» по подсчетам разработчиков обходится в среднем чуть более 2 тыс. долларов США, а затраты окупаются за пять лет. А если бы они использовали в этой системе тепловой насос, то срок окупаемости мог бы оказаться еще меньше. Несомненно разумная идея «разумного» дома.

Подводя итог нашему разговору о возможностях энергетики, приходится констатировать, что мы до сих пор продолжаем «копошиться» в чрезвычайно узкой области этих возможностей. Реальные же перспективы практически неограниченны. И за что ни возьмись, везде может быть получен результат, обеспечивающий Человечеству достойное Будущее. И то, что Человечество «зацепилось» за атомную энергетику, является величайшей исторической ошибкой, которая должна быть исправлена. Исправлена ради наших детей и внуков, ради Будущего Человечества!