I. Текущее состояние развития тепловых насосов в Китае

За последнее десятилетие китайская отрасль тепловых насосов начала активно развиваться и демонстрирует устойчивый рост. На международном уровне Центр по тепловым насосам (HPC), созданный при Международном энергетическом агентстве (МЭА) и инициированный такими странами, как Австрия, Нидерланды, Канада, Норвегия, Франция, Испания, Германия, Швеция, Италия, Швейцария, Япония, Мексика, Соединённое Королевство и США, занимается продвижением практического применения технологии тепловых насосов и повышением энергоэффективности. С 19 по 22 мая 2002 года в Пекине состоялась Конференция МЭА по тепловым насосам. Это стало первым случаем проведения конференции МЭА по тепловым насосам в развивающейся стране, а также первой её организацией в государстве‑нечлене. Китай официально объявил о своём присоединении к МЭА, что свидетельствует о том, что применение и развитие технологии тепловых насосов в нашей стране вступают в этап более глубокого и всестороннего развития.

В последние годы технологии тепловых насосов в Китае стремительно развиваются — этот тренд обусловлен растущим осознанием на государственном и индивидуальном уровнях важности энергоэффективности, охраны окружающей среды, безопасности и комфорта.

1. Энергетическая политика: Китай превратился в чистого импортёра энергоресурсов, и хотя стоимость энергии продолжает расти, уровень эффективности её использования остаётся низким. Вследствие этого сохранение энергии и повышение её эффективности стали ключевыми направлениями национальной энергетической политики, что создаёт благоприятные условия для развития технологий тепловых насосов.

2. Политика в области охраны окружающей среды: Система работает на основе теплового насоса и не производит сточных вод, отработанных газов или твёрдых отходов — так называемых «трёх видов отходов». Повышая эффективность работы тепловых насосов и внедряя новые экологически безопасные хладагенты, можно ещё более расширить их вклад в охрану окружающей среды.

3. Закон об энергоэффективности зданий: после введения в действие «Стандарта проектирования по энергоэффективности гражданских зданий» улучшены теплотехнические характеристики зданий, сокращено потребление тепловой энергии и существенно снижены ежегодные эксплуатационные расходы систем отопления на основе тепловых насосов, что повысило их конкурентоспособность по сравнению с системами центрального теплоснабжения.

4. Трансформация городских энергетических структур Энергопотребление Китая весьма значительное, а проблемы загрязнения окружающей среды — крайне серьёзные. Необходимо неукоснительно реализовывать государственную энергетическую политику, оптимизировать энергетический баланс, расширять использование чистых, высококачественных источников энергии и ограничивать применение высокоуглеродистого ископаемого топлива, создавая тем самым благоприятные условия для внедрения тепловых насосов.

5. Регулирование цен на энергию: использование технологий тепловых насосов для производства горячей воды позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы — до одной четверти–одной трети от уровня, характерного для традиционных систем горячего водоснабжения, что в значительной степени уменьшает бытовые затраты.

II. Технические характеристики высокотемпературных тепловых насосов
Мы неизменно посвящаем себя исследованиям и разработкам, производству, а также практическому инженерному применению технологий высокотемпературных тепловых насосов. В области сушильных установок на основе высокотемпературных тепловых насосов и комплексных устройств высокотемпературной деувлажнки нами получено множество запатентованных решений, а также достигнуты значительные прорывы в сфере НИОКР, производства и внедрения на объектах; эти достижения в основном проявляются в следующем:

1. Высокая стабильность: Главным требованием к промышленным высокотемпературным тепловым насосам является надёжное качество и стабильная работа, обеспечивающие непрерывное производство и удовлетворение потребностей заказчиков. В соответствии с этим такие тепловые насосы отличаются точной конструкцией и строгим контролем ключевых параметров — давления нагнетания компрессора, температуры нагнетания, расхода, степени перегрева и защиты от перегрузки, что гарантирует безопасную и надёжную эксплуатацию в условиях стабильных условий.

2. Высокая и оперативная теплопроизводительность: Тепловые насосы высокой температуры используют прямое нагревание и высокоэффективный теплообмен, что позволяет агрегату подавать воду на выходе с температурой свыше 85 °C, обеспечивая мощную и быструю отопительную эффективность.

3. Высокая температура воды на выходе: Максимальная температура горячей воды на выходе составляет 85 °C. Системы водоснабжения с тепловыми насосами высокой температуры также могут широко применяться в промышленных отраслях, таких как нагрев при гальваническом покрытии, отопление помещений, текстильная печать и крашение, подогрев сырой нефти и деятельность бойни.

4. Низкие эксплуатационные расходы: эксплуатационные затраты высокотемпературных тепловых насосов сопоставимы с затратами на угольные системы; они примерно на 35% ниже, чем у систем, работающих на нефти или газе, и на 40% экономичнее, чем у полностью электрического энергоёмкого оборудования.

5. Экологичность и забота об окружающей среде: при эксплуатации не образуются три вида отходов — сточные воды, отработанные газы и твёрдые остатки, что исключает загрязнение окружающей среды. Технология высокотемпературного теплового насоса решает проблему низкой температуры теплоносителя, характерную для традиционных тепловых насосов, позволяя заменить котлы для отопления. Это снижает выбросы вредных газов, связанных с использованием угольных и нефтяных котлов, улучшает качество воздуха, обеспечивает эффективное использование возобновляемых ресурсов и сохраняет традиционные источники высококачественной энергии, способствуя устойчивому развитию общества. Решение приносит значительные экономические и социальные выгоды и обладает перспективным рыночным потенциалом.

III. Применение технологии сушки с использованием тепловых насосов

Системы сушки на основе тепловых насосов выпускаются в различных конфигурациях. В зависимости от циркуляции сушильного агента (воздуха) их можно разделить на три типа: с открытой системой, с частичной рециркуляцией отработанного воздуха и с замкнутой системой. В настоящее время наиболее широко применяется система сушки с замкнутым контуром, представленная на рисунке 1.

Система сухой обработки на основе теплового насоса с замкнутым циклом включает два самостоятельных рабочих цикла: цикл хладагента внутри теплового насоса и цикл сушильного агента. В испарителе хладагент поглощает тепло от отходящих газов, выводимых системой сушки, в результате чего жидкость испаряется. Затем пар сжимается компрессором и направляется в конденсатор, где при высоком давлении конденсируется в жидкость. Выделившееся при этом тепло конденсации высокой температуры используется для подогрева низкотемпературного осушенного сухого воздуха, поступающего из испарителя; после нагрева до заданной температуры этот воздух подается в сушильную камеру в качестве сушильного агента и затем рециркулируется. Конденсированный хладагент далее проходит через расширительный клапан и возвращается в испаритель, завершая цикл. При этом основная часть сушильного агента циркулирует по замкнутому контуру между сушильной камерой и конденсатором. Когда содержание влаги в отходящем воздухе достигает норматива выбросов, часть сушильного агента непосредственно отводится осушающим вентилятором. Большая часть энергии, содержащейся в отработанном воздухе, улавливается испарителем теплового насоса и затем отводится.

Преимущества данной системы следующие: в сушильной камере используются высокоэффективные изоляционные материалы, что позволяет минимизировать ненужные потери энергии в процессе сушки. Система оснащена полностью автоматизированным управлением температурой и влажностью с высокой точностью и гибкостью эксплуатации. Теплообменник, необходимый для теплообмена, не требует применения специализированных технологий. Конструкция замкнутого цикла циркуляции горячего воздуха способствует снижению расходов на эксплуатацию. Кроме того, затраты на удаление влаги компенсируются за счёт рекуперации тепла из испарителя, что повышает эффективность теплового насоса и увеличивает его коэффициент полезного действия (COP), одновременно снижая общее энергопотребление.