История развития геотермальных тепловых насосов

Низкотемпературные источники. Это тепло поверхности земной коры, которая хранит солнечную энергию. Об истории использования данных источников мы и поговорим в обзоре. А именно, о геотермальных тепловых насосах или тепловых насосах с источником тепла — земля, или грунтовых тепловых насосах, или тепловых насосах земля-вода. Какие бы из этих названий не использовались, суть технологии одинакова.

В 1838 году в королевской обсерватории в Эдинбурге (Шотландия) начались точные измерения температуры. Они были подхвачены другими лабораториями и не прерывались до середины 20 века. По результатам исследований температурные изменения на глубине 7 метров составляют лишь 1/20 от изменений температуры на поверхности, а на глубине 14 метров всего 1/400.

Таким образом, все описанные выше исследования показали: температура грунта даже на небольших глубинах (от 4 метров) остается практически неизменной в течение года. Это дало понимание, что использования грунта как стабильного источника тепла, может быть очень полезным. Осталось «приручить» низкопотенциальную энергию и преобразовать её в высокопотенциальную.

Параллельно, Уильям Томсон (также известный как лорд Кельвин) в 1852 году разработал «умножитель тепла», который имеет отголоски системы работы «тепловых насосов». Теоретическая основа «размножителя тепла» опирается на более ранние разработки французского физика Сади Карно, формулой которого до сих пользуются при расчетам идеального COP (коэффициента преобразования или коэффициента эффективности) теплового насоса. практическая основа работы его умножителя заключается в том, что можно забрать тепло у более нагретого тела и передать его менее нагретому, если совершить механическую работу. Тепловой насос Томпсона( не путать со знаменитым автоматом чикагских гангстеров) так и не нашел практического применения, но лабораторная модель была получена. Томпсон также дал и название данному устройству — тепловой насос.
Теперь дело за промышленной моделью. Она не заставила себя долго ждать и уже в 1855 году австрийский инженер Петер Риттер фон Риттенгер усовершенствовал установку и произвел на свет тепловой насос. К сожалению, как это часто бывает, тепловой насос так и не нашел свое практического применения аж до 20х годов ХХ века.

В 1927 году в Шотландии, инженер Д. Холдейн сконструировал первую теплонасосную установку для своего дома. Этот первый тепловой насос, представлял из себя холодильную машину с электроприводом в 5 кВт. Источником тепла у данной машины был уличный воздух (по сути, это аэротермическая установка, работающая по принципу воздух-вода). Был даже вычеслен COP первого бытового теплового насоса 2,3!

Датой первой установки следующего типа тепловых насосов «вода-вода» принято считать 1936 год. Тогда, в Цюрихе был произведен монтаж теплонасоса под названием «Rotasco», мощностью 175 кВт, который снабжал теплой водой ратушу. Источником тепла служила речная вода.

Несмотря на успехи, тепловые насосы не имели бурных темпов роста и уступали в конкуренции с другими источниками тепла. Толчком к интенсивному развитию тепло насосов послужил энергетический кризис 1973 года. Буквально за 3 года, рынок тепловых насосов в США достиг значения 300 000 установок в год (для примера, в России он до сих пор находится в районе 1000 штук в год).

В наши дни темпы роста производства тепловых насосов ежегодно увеличиваются на 30-40%. Если взглянуть на страны-лидеры отрасли, то в Японии уже установлено более 10 млн тепловых насосов, в США ежегодно выходит с конвейера 1 млн установок, а жители Швеции получают от теплонасосов более 50% тепла.

Что касается России, то рынок тепловых насосов в нашей стране развит плохо. Даже необходимость экономии в отоплении, а также слабая газификация страны не приводят к серьезным объемам продаж! Тем не менее, в нашей компании, наблюдается существенный рост интереса и продаж тепловых насосов. В основном недостаточность рынка обусловлена недоверием населения. Если вы читаете данный пост, значит вы верите в будущее системы и я лично благодарен вам за это!

По прогнозам нашей компании, спустя 5 лет рынок тепловых насосов в России утроится! Это будет связано и с ростом доверия технологии теплонасосов и с ростом цен на газ, которые сильно опережают рост цен на электричество. Поживем-увидим!