1 стр. из 1

Центральное отопление… Сколько проблем оно приносит населению. Сколько тепла теряется по дороге к домам и в самих домах. Кто бы посчитал… Как решается проблема теплоснабжения сегодня, что нового наблюдается в теплоэнергетике — об этом и пойдет речь.

Центральное отопление сегодня

Специалисты по системам централизованного отопления (ЦО) отмечают, что эти системы имеют ограниченную термодинамическую эффективность ниже 100%. Это явление носит название «барьер единицы».

Понятно, что в условиях XXI в. реликты 50–70-летней давности, работающие в котельных города и области, требуют капитальной замены. И не только на новые, но такие же котловые системы, а на принципиально отличные по технологии.

Для замены устаревшей инфраструктуры ЦО в больших (да и малых) городах требуются большие усилия и огромные затраты. Поскольку бюджеты, чаще всего, крайне ограничены, естественно, что модернизация систем ЦО идет по остаточному принципу.

Какой способ для модернизации представляется наилучшим? Конечно, традиционный — постепенный, обеспечивающий соответствие настоящим стандартам. В этом случае главное внимание должно уделяться сокращению потерь при передаче тепла и улучшению изоляции зданий. Предполагается:
 -  устранить утечки и изолировать трубы;
 -  установить термостаты в зданиях — там, где их нет;
 -  заменить старые бойлеры и теплообменники;
 -  улучшить управление.
 
Такой подход легко понятен. Конечно, термостаты абсолютно необходимы, т. к. они позволят квартиросъемщикам, не открывая окон для проветривания, чувствовать себя комфортно. Они наполовину снизят потери тепла в зданиях. Потери тепла могут быть снижены также уплотнением соединений и улучшением изоляции. Но эффективность только удваивается! При идеальных условиях монтажа максимальным пределом эффективности будет 100%. И не больше. Однако эффективность наилучших котельных много ниже единицы…

Парадоксально, но факт: такая схема пока преобладает в качестве наилучшего стандарта. А в России, похоже, другие и не рассматриваются…

Альтернатива центральному отоплению

Перечисленные негативные факторы традиционного теплоснабжения настоятельно требуют интенсивного использования нетрадиционных методов. Во многих странах мира системы ЦО преодолевают «барьер единицы» благодаря применению тепловых насосов (ТН), т. к. они позволяют уменьшить тепловые потери без добавления изоляции; посредством ТН как малой, так и большой мощности эффективность системы центрального отопления увеличивается в два, а то и в четыре раза.

Тепловые насосы имеют КПД больше единицы, а это значит, что они передают энергии больше, чем потребляют. Это возможно, поскольку они получают больше энергии из других источников (так же, как грузовики могут перевозить груза больше, чем весят сами). Источниками тепловой энергии могут быть потери тепла электростанций и промышленности, геотермальное тепло артезианских вод, озер и рек. Чтобы преодолеть барьер 100%-й эффективности, в тепловой системе не должны применяться только бойлеры в качестве производителей тепла, нужно не забывать и о тепловых насосах.

Небольшие тепловые насосы используются в каждой стране. Это могут быть просто холодильные установки с реверсивным режимом работы.

Большие тепловые насосы для ЦО более редки. Они существуют лишь в некоторых странах. Такие системы являются дорогой в будущее, «передовым краем» технологии производства тепла.

В силу того, что тепловые насосы избавлены от большинства недостатков централизованного теплоснабжения, их широко примененяют в различных странах. Если в 1980 г. в США работало около 3 млн. теплонасосных установок, в Японии 0,5 млн., в Западной Европе 0,15 млн., то в 1993 г. общее количество работающих теплонасосных установок в развитых странах превысило 12 млн., а ежегодный выпуск составляет более 1 млн. Массовое производство тепловых насосов налажено практически во всех цивилизованных странах. По прогнозу Мирового энергетического комитета, к 2020 г. доля отопления и горячего водоснабжения с помощью ТН составит 75% (в таблице 1 показано, насколько ТН популярны в Европе).

Примерно 77% установленных в Европе тепловых насосов используют наружный воздух в качестве источника тепла, хотя в Швеции, Швейцарии и Австрии преобладают тепловые насосы, забирающие тепло из грунта по заглубленному змеевиковому теплообменнику (данные по этим странам составляют соответственно 28, 40 и 82%). В Северной Европе тепловые насосы зачастую применяются только для отопления и приготовления горячей санитарной воды.

Где и как это делается

В различных странах по-разному подходят к решению проблемы. Конечно, чем горячее источник тепла, тем больше эффективность ТН. Шведы, например, используют любой тип тепла. В Швеции централизованные ТН получают тепло от промышленных отходов (25 0С). В этом случае ТН имеют КПД 4.0 и даже выше. Общий КПД, включая все потери, может превышать единицу. Швеция является мировым лидером в области использования централизованных ТН. Одной из причин столь высокой эффективности является изоляция зданий. Скандинавские дома имеют наилучшую изоляцию в мире. Теплопотери здесь минимальны и являются показательными.

Хотя тепловая энергия от промышленных отходов считается большим источником тепла для ТН, здесь все же существует и ряд недостатков. Предприятия не работают при постоянной нагрузке. Многие останавливаются на выходные. Так что нужны резервные источники. Если ими являются бойлеры, они понижают КПД в течение года, поскольку эффективность их работы ниже 100%.

Еще одним недостатком шведской практики размещения ТН поблизости источника тепла является перекачка воды с температурой 80 0С, поскольку система наиболее эффективна, если вода перекачивается холодной, и температура повышается в конце линии. В Германии одной из наилучших систем централизованных ТН является «Спенге» — в ней максимум преимуществ и минимум недостатков. Прежде всего, она использует тепло отходов текстильной фабрики. ТН размещены у точки потребления, а не возле источника. Поэтому здесь почти нет потерь передачи при низких температурах. Дома хорошо изолированы и потерь через стены тоже почти нет. Единственным недостатком «Спенге» является необходимость в резервном бойлере.

Что дают модели, применяемые в зарубежных странах:
 -  минимизацию потребления дефицитного топлива и электричества;
 -  обеспечение высокой надежности;
 -  эксплуатацию природных ресурсов — незамерзающих подземных вод;
 -  уменьшение тепловых потерь без добавления изоляции:
 -  возможности для создания новых видов производства;
 -  предоставление большего комфорта в квартирах;
 -  использование одного и того же оборудования и для охлаждения, и для обогрева.

Табл. 1. Количество тепловых насосов, установленных в Европе (по данным на 1996 г.)

1 в том числе водяные отопители;   2 в том числе районные системы; 3 ориентировочно;    4 только отопление

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!