Инновация возрастом в шестьдесят с лишним лет


Новое или хорошо забытое старое: теплонасосы от советских инженеров
26 апреля 2019

Начнем с цитаты: «Не за горами то время, когда тепловые насосы прочно войдут в наш быт и в нашу промышленность, как вошли в них паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания, холодильные установки и пр. Для теплоэнергетиков открывается широкое и интересное поле деятельности».

Пожалуй, лучше не скажешь. Всё верно, всё актуально и точно соответствует нашему дню. Если бы только не одно обстоятельство: приведенная цитата взята из журнала «Техника - молодежи» за 1958 год! Пятьдесят восьмой год! Подумать только: шестьдесят с лишним лет назад наши инженеры вполне по-современному рассуждали о тепловых насосах и разрабатывали проекты такой техники.

Впору задаться вопросом: что же такого могло произойти со страной, если сегодня далеко не каждый технарь имеет представления о том, как можно обогреть здание за счет прохладных водоемов или грунта? Тепловые насосы до сих пор остаются для нас дорогой экзотикой. А наши строители, наверное, не имели бы о них ни малейшего представления, если бы такие штуковины не использовались в развитых странах. Лед, конечно, тронулся. Теперь и у нас есть компании, специализирующиеся на установке такого оборудования. Мы даже писали о том, что данный вариант отопления совсем недавно был предложен для одной из новосибирских школ. Конечно, для Новосибирска это станет важным прецедентом, спору нет. Однако сердце обливается кровью от того, что такие прецеденты появляются только сейчас, в XXI веке. По-хорошему, установку первых тепловых насосов спокойно можно было начинать еще полвека назад. Ведь были «заделы». Причем, ничуть не хуже, чем в западных странах.

Идея тепловых насосов высказывалась еще до войны. В 1920 году русский физик профессор В. А. Михельсон разработал проект так называемого «динамического отопления», в котором подробно рассматривалась техника использования низко потенциального тепла для теплоснабжения зданий. Первые опыты по использованию тепловых насосов начались у нас в 1924 году. Принцип работы таких машин практически был таким же, как и у холодильных установок. Соответственно, применялось схожее оборудование. Это позволяло использовать подобные машины как для охлаждения, так и для отопления. То есть летом мы применяем установку для кондиционирования воздуха (в условиях жары). Зимой, наоборот, используем ее как тепловой насос для отопления помещений. В США в довоенный период – с 1930 по 1940 год – было произведено несколько десятков таких установок. В качестве источника тепла низкого потенциала для них использовались артезианская вода, водопроводная вода и наружный воздух.

К концу 1950-х, благодаря относительному удешевлению электроэнергии, тепловые насосы стали активно распространяться в Швейцарии, в Англии, в США, где их число к этому времени достигло нескольких тысяч. С чисто технической стороны применение тепловых насосов не имело каких-либо существенных затруднений уже в то время. Вопрос, как правило, упирался в экономику, где все познавалось в сравнении. Например, тепловые насосы успешно конкурировали с электрическим отоплением. Согласно проведенным в то время расчетам, для обычных условий отопление с помощью тепловых насосов оказалось равноценным отоплению от местных котельных. Однако при этом они уступали системам теплофикации, то есть системам, вырабатывающим комбинированно тепло и электричество. Кроме того, затраты на установку теплового насоса превышали затраты на возведение котельной.

Тем не менее, в некоторых случаях тепловой насос экономически себя оправдывал. Так, советские ученые сделали расчет по такой установке для грузинского города Цхалтубо, где в качестве источника тепла могла быть использована лечебная вода с температурой 30 градусов Цельсия. Учитывая, что в этих местах довольно мягкие зимы, температура воды для отопления относительно невысока, что вполне оправдывало применение теплового насоса. Помимо этого, в летнее время теплонасосная установка работала бы на охлаждение. В итоге получили бы двойную выгоду.

В общем, у советских ученых было в ту пору немало аргументов в пользу широкого внедрения подобных машин. Это стало бы хорошим примером для развития в нашей стране «зеленых» технологий, ведь главное преимущество теплового насоса – использование фактически даровых и неисчерпаемых источников энергии. Интересно, что данная инновация описывалась тогдашними разработчиками примерно в тех же выражениях, что и в наше время. Есть только одно принципиальное отличие. Тогда, в далекие 1950-е годы, о тепловых насосах писали с оптимизмом - как о важном направлении научно-технического прогресса. Сейчас об этом пишут, как об упущенной возможности, предлагая восполнить пробел и еще раз «догнать Америку».

В этой связи меня больше всего удивляет то обстоятельство, что при такой великолепной популяризации этой техники, она почему-то с определенных пор выпала из поля зрения. Как я уже сказал, наши строители еще десять лет назад не имели четкого представления о подобных штуковинах. Несмотря на то, что в развитых странах тепловые насосы в огромных количествах устанавливаются в индивидуальных домах, российским гражданам ничего подобного долгое время просто не приходило в голову. Только в последние годы жители нашей страны стали, наконец, понемногу «прозревать», буквально открывая для себя альтернативные способы теплоснабжения.

Почему же так произошло в нашей великой державе? Вспоминаю по этому поводу свой разговор десятилетней давности с президентом одной канадской строительной компании. Он много рассказывал об энергосберегающем оборудовании, в том числе и о тепловых насосах. По его словам, это довольно дорогое устройство, и просто так потребитель не решится его у себя поставить. Здесь все упирается в государственную поддержку, поскольку благодаря государственным грантам удается компенсировать более половины цены.

Таким образом, решающее значение имеет именно государственная политика. Фактически, государство на Западе путем грантов и субсидий поддерживает спрос на тепловые насосы. Такая политика, как нетрудно догадаться, вытекает из обще парадигмы, где во главу угла поставлено сбережение энергоресурсов. У нас в стране, будем говорить прямо, с определенных пор возобладала противоположная установка: выгребать «природные кладовые» по максимуму. С этим, кстати, прямо ассоциировали так называемое освоение Сибири. Теоретически, мы могли бы пойти и другим путем, однако к 1970-м добыча нефти, газа и угля преподносилась как величайший трудовой подвиг, направляемый советским государством. Это изменение тона хорошо улавливается при внимательном изучении советской научно-технической периодики. В этом контексте ориентация на возобновляемые или альтернативные источники энергии воспринималась как бессмысленное чудачество.

Сказанное в полной мере подтверждается и нынешним днем, когда текущую экономическую повестку всё еще определяет освоение природных ресурсов (в том числе – добыча нефти, газа и угля). В этой связи не могу не согласиться с мнением наших новосибирских разработчиков тепловых машин, которые главную угрозу инновационным технологиям видят в нашей «углеводородной» экономике.

Олег Носков