История тепловых насосов

История развития теплового насоса неразрывно связана с историей развития холодильника.

holodilanaamasina

1834 - Джекоб Перкинс строит первую компрессионную холодильную машину на эфире

 

Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером (Peter Ritter von Rittinger). Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году .

Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой . Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал свое изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал свое тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.

В 40-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла в период Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

ferdinandkarre

Фердинанд Карре

1850 - Эдмонд Карре разрабатывает абсорбционную холодильную машину.

1852 - Уильям Томсон (лорд Кельвин) предложил практическую теплонасосную систему, названную им умножителем тепла.

1873 - Карл фон Линде строит в Мюнхене первую компрессионную холодильную машину на аммиаке.

1926 - группа исследователей во главе с Томасом Мидгли приступает к разработке нетоксичных и негорючих хладагентов, призванных заменить аммиак.

1930 - начинается промышленное производство фреона (R12) - хладагента, вплоть до конца ХХ века работавшего в бытовых холодильниках.

Своё развитие теплонасосные установки получают с 30-х годов XX века, когда в Англии была создана первая установка, предназначенная для отопления и горячего водоснабжения с использованием тепла окружающего воздуха. После этого начались работы в США, приведшие к созданию нескольких демонстрационных установок.

1930 - запуск системы, установленной в здании объединенной штаб-квартиры освещения в New Haven, штат Connecticut.

1939 - ввод в действие первой крупной теплонасосной установки в Европе в Цюрихе.
В ней использовались тепло речной воды, ротационный компрессор и хладагент. Она обеспечивала отопление ратуши водой с температурой 60°С при мощности 175 кВт. Имелась система аккумулирования тепла с электронагревателем для покрытия пиковой нагрузки. В летние месяцы установка работала на охлаждение. К 1945 году создано ещё 9 подобных установок с целью сокращения потребления угля в стране. Некоторые из них успешно проработали более 30 лет.

1945 - первый английский тепловой насос для крупного здания объемом 14200 м3 был установлен в городе Норвич. Источник тепла - речная вода. Температура подаваемой воды 50 С. Хладагентом была двуокись серы, коэффициент преобразования (КОП) около 3.

1952 - в США выпущено 1000 установок.

1954 - вдвое больше.

1957 - в 10 раз больше.

1963 - выпущено уже 76000 агрегатов, причем большинство из них установлено в южных штатах, где требуется летнее охлаждение и отопление зимой. Такие тепловые насосы успешно конкурируют с обычными котлами, дающими только тепло.

Энергетический кризис 1973 и 1978 годов дает толчок к развитию систем с применением тепловых насосов. В начале своего развития такие системы устанавливались в домах высшей ценовой категории, но за счет применения современных технологий тепловые насосы стали доступны многим людям. Они устанавливаются в новых зданиях или заменяют устаревшее оборудование с сохранением или незначительной модификацией прежней отопительной системы.

empairsteitbilding

Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка The Empire State Building.

Ежегодно количество производимых теплонасосных установок увеличивается от 30 до 40%, а в некоторых странах до 100%

2004 - в Германии продано более 20 тысяч установок, в Норвегии 48 тысяч установок.

Применение сегодня тепловых насосов в качестве альтернативной энергетики очевидно. Стоит посмотреть на опыт стран активно применяющих эту технологию, что бы понять ее перспективы. Сегодня в Японии уже эксплуатируются более 3 млн. тепловых насосов, в США ежегодно выпускается около 1млн. тепловых насосов, Швеция получает 50% тепловой энергии, используя тепловые насосы. И в России наблюдается тенденция роста интереса к тепловым насосам.

Данные, оценивающие мировой уровень использования низкопотенциальной тепловой энергии земли посредством тепловых насосов, приведены в таблице:

Мировой уровень использования низкопотенциальной
тепловой энергии земли посредством тепловых насосов [1]


Страна

Установленная мощность
оборудования, МВт

Произведенная
энергия, ТДж/год

Австралия

24,0

57,6

Австрия

228,0

1094,0

Болгария

13,3

162,0

Великобритания

0,6

2,7

Венгрия

3,8

20,2

Германия

344,0

1149,0

Греция

0,4

3,1

Дания

3,0

20,8

Исландия

4,0

20,0

Италия

1,2

6,4

Канада

360,0

891,0

Литва

21,0

598,8

Нидерланды

10,8

57,4

Норвегия

6,0

31,9

Польша

26,2

108,3

Россия

1,2

11,5

Сербия

6,0

40,0

Словакия

1,4

12,1

Словения

2,6

46,8

США

4 800,0

12 000,0

Турция

0,5

4,0

Финляндия

80,5

484,0

Франция

48,0

255,0

Чехия

8,0

38,2

Швейцария

300,0

1 962,0

Швеция

377,0

4 128,0

Япония

3,9

64,0

Всего:

6 675,4

23 268,9

Наши партнеры

client 1 client 2 client 7 client 8 logo 09 uponor logo 10 watts logo 11 valtec logo 12 meibes logo 13 bwt

Контакты

8 (831) 280-97-99   

(Нижний Новгород)