Проблема отопления и горячего водоснабжения для России особенно актуальна в связи с особенностями климатических условий и географического расположения. Находят применение как централизованные, так и автономные системы отопления. От вида используемого топлива существенно зависит экологическая и пожарная безопасность, возможность автономной и автоматической работы системы отопления, ее экономичность. Наименьшие затраты на отопление при нагреве теплоносителя в котлах на твердом (уголь, торф) и газовом топливе. Котлы на твердом и жидком топливе наносят наибольший вред окружающей среде. По данным Комитета природных ресурсов Пензенской области в 2001 году предприятиями Пензы было выброшено в атмосферу около 360 тыс. тонн токсичных веществ [1]. Газовые котлы экономичны, поддаются автоматизации, менее вредны экологически. Для всех видов котлов необходима подача топлива, которая может быть трудоемкой или затратной. Для обеспечения котельной углем требуются помещения для его складирования. Необходимо выполнять транспортно – погрузочные работы. В котельной, как правило, необходимо присутствие персонала (кочегар, оператор). Ниже затраты на доставку и хранение жидкого топлива. Доставка газа связана с большими начальными капиталовложениями, не всегда имеется возможность подвода к объекту газовой магистрали. Наиболее легко транспортировать электроэнергию, но она является и более дорогим видом топлива. Проблема теплоснабжения в нашей стране решалась с учетом плотности проживания населения. В городах теплоснабжение обеспечивается, как правило, централизованно, на базе ТЭЦ или котельных различной мощности, сжигающих различные виды органического топлива. Транспортирование тепловой энергии к потребителям производится по теплотрассам, где теряется значительное количество тепла. Стоимость строительства и эксплуатации теплотрасс велики, а тепловые потери при передаче тепловой энергии к потребителям можно оценить не менее чем 30…35% [2]. В последнее время остро обозначилась проблема горячего водоснабжения ряда производственных процессов в промышленности и сельском хозяйстве в летний период, когда работа котельных для этих целей крайне неэффективна. В связи с развитием в последние годы индивидуального строительства и необходимостью обеспечения предприятий более дешевой тепловой энергией возрос спрос на автономные системы отопления и горячего водоснабжения. Однако отечественная промышленность недостаточно удовлетворяет потребности рынка в высококачественном, экономичном и многофункциональном оборудовании для теплоснабжения. Рынок быстро отреагировал на возросший спрос, удовлетворяя его котельным оборудованием зарубежного производства, сертифицированным в России. Использование известных систем отопления и горячего водоснабжения во многих сферах жизнедеятельности человека и в ряде технологических процессов не всегда возможно по причинам технологического, экономического или экологического характера. Часто более эффективным и экономичным является способ получения тепла в установках, использующих вихревой эффект. Их работа основана на выделении тепловой энергии при вихревом движении теплоносителя, например воды, в специальном устройстве, называемом вихревым термогенератором (теплогенератором). Вихревые термогенераторы разрабатывают и производят фирмы Молдавии, Украины, Белоруссии и России. По оценкам ряда исследователей их эффективность выше, чем у всех известных систем обогрева, за исключением тепловых насосов. Непривычно высокая эффективность вихревых термогенераторов, заявляемая разработчиками, часто вызывает недоверие потребителей, что связано с отсутствием единой согласованной методики испытаний и оценки. Сотрудники Инновационно-технологического центра (ИТЦ) Пензенского государственного университета совместно с ООО «Термовихрь» и ОАО «Завод КОММАШ» разрабатывают, производят и реализуют наукоемкую продукцию - высокоэффективные, экологически безопасные вихревые термогенераторы типа ТМГ для отопления помещений и горячего водоснабжения, которые находят применение и в ряде технологических процессов [3,4]. Создана уникальная конструкция вихревого термогенератора (рисунок 1), которая может использоваться как автономная система отопления и горячего водоснабжения в местах, где отсутствует централизованное теплоснабжение, для отдаленных объектов, где нет газификации, а также в качестве резервной или аварийной системы теплоснабжения. Проведенные нами сравнительные испытания и оценка параметров основных типов агрегатов для отопления и горячего водоснабжения различных типов показали, что разработанные вихревые термогенераторы типа ТМГ превосходят аналогичную продукцию ведущих зарубежных и отечественных производителей. Выполненные разработки превосходят известные отечественные и мировые аналоги, имеют патентную защиту, просты и высоконадежны, безопасны и экологически чисты, доступны по цене и востребованы потребителями. По свидетельству ООО «РУСКОМПОЗИТСТРОМ» (г. Коломна) их выбор термогенераторов типа ТМГ среди других аналогов был сделан с учетом двух факторов: соотношение цена-качество и применение стандартных широко используемых электронасосов. Термогенератор состоит из жидкостного насоса с приводом от электродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания и вихревого энергопреобразователя. При многократной циркуляции ограниченного объема жидкости по контуру насос – вихревой энергопреобразователь – насос ее температура повышается до 120-1500С. Часть нагретой жидкости направляется в систему отопления или горячего водоснабжения (рисунок 2). Важной характеристикой вихревого термогенератора является автономность, и возможность его многофункционального использования. Простая конструкция вихревого термогенератора обеспечивает высокую надежность его работы, при этом не требуется специальной подготовки и аттестации обслуживающего персонала. Блок автоматики позволяет поддерживать заданный температурный режим с учетом времени суток и года, что способствует повышению эффективности использования первичной энергии. Особенности вихревых термогенераторов:

  • не требуется разрешения Гостехнадзора на эксплуатацию;
  • простота конструкции (двигатель – жидкостной насос – вихревой энергопреобразователь) обеспечивает высокую надежность;
  • совмещение в одном устройстве функций нагрева и перекачивания теплоносителя;
  • возможность использования в пожаро- и взрывоопасной окружающей среде, так как энергия подается только на насос, прокачивающий жидкость;
  • имеется возможность дистанционного управления работой термогенератора и автоматического поддержания температуры теплоносителя в заданном диапазоне;
  • экологическая чистота, так как отсутствует необходимость сжигания вредных видов топлива;
  • отсутствует необходимость в водоподготовке;
  • допускается периодическая эксплуатация при отрицательных температурах воздуха при использовании в качестве теплоносителя незамерзающих жидкостей;
  • возможность использования в качестве привода электрических двигателей или двигателей внутреннего сгорания;
  • перспективно использование на вновь строящихся и удаленных от сетей центрального теплоснабжения объектах;
  • экономия средств на возведение и эксплуатацию котельных и теплотрасс, подвоз и хранение топлива, занимаемая площадь 1 – 2 кв. метра;
  • возможность монтажа в существующие внутренние сети отопления зданий и сооружений, а также в технологические линии, практически без их остановки.

Разработана конструкция и освоено промышленное производство ряда термогенераторов мощностью от 3 до 45 кВт (таблица 1). Температура теплоносителя ограничивается характеристиками электронасоса. Возможно получение перегретой воды с температурой до 140°С при использовании соответствующего насоса, например марок ХО, ЦГ, ЦНС. Широко распространенные насосы (К, КМ) позволяют перекачивать жидкость с температурой до 85°С. Конструкция термогенератора имеет патентную защиту, изделия сертифицированы. Выполненные разработки отмечены дипломами и медалями Первого и Второго международных салонов инноваций и инвестиций (Москва, 2001, 2002г.г.), дипломами выставки «Золотые инновации России и стран СНГ», дипломами и медалью Всероссийского научно-промышленного форума «Россия единая» (Н. Новгород, 2000-2002гг.) и дипломами региональных выставок «Ресурсосбережение» (Пенза 1998-2002г.г). Вихревой термогенератор мощностью 5,5 кВт используются для поддержания заданного температурного режима в пределах 55-58 0С в гальванических ваннах объемом 2,2 м3 с водяной рубашкой (ООО «Дизель», г. Краснодар). При этом исчезла необходимость через каждые три месяца менять выходящие из строя ТЭНы, а экономия электроэнергии в действующих ценах составляет около 2 тыс. руб. в месяц. Термогенератор работает без отказов в течение 13 месяцев, периодичность включений оценивается заводскими специалистами на уровне 50 %. Вихревые термогенераторы нашли применение для поддержания заданной температуры воды в бассейнах для выращивания мальков ценных пород рыб. Актуальной является задача полного слива и очистки цистерн, в том числе и железнодорожных, от нефтепродуктов в зимнее время, когда они сильно густеют. В летний период для обеспечения теплом и горячей водой учреждений сферы услуг, животноводческих ферм, полевых станов, тепличных хозяйств, ряда предприятий производственного назначения часто приходится нести неоправданные расходы на эксплуатацию котельных. Использование для этих целей вихревых термогенераторов позволит при минимальных расходах на эксплуатацию получать тепло и горячую воду. При использовании ночного тарифа на электроэнергию экономия на эксплуатационных расходах еще более увеличивается. Наиболее эффективным является использование вихревых термогенераторов в районах с низкими тарифами на электроэнергию, где они могут составить конкуренцию отопительным системам на газовом топливе. Возможно изготовление термогенераторов на заказ с установленной заказчиком мощностью и объемом бойлера. Список источников 1. Марьин В.К., Павлов П.В. Ущерб промпредприятий от ухудшения здоровья трудовых ресурсов / Экологичность ресурсо- и энергосберегающих производств на предприятиях народного хозяйства. Материалы конференции.// Под ред. В.К. Марьина. - Пенза: ПДЗ, 20002. 2. Тарасов П.С., Ильин А.К. О реформировании теплоснабжения большого города / Экологичность ресурсо- и энергосберегающих производств на предприятиях народного хозяйства. Материалы конференции.// Под ред. В.К. Марьина. - Пенза: ПДЗ, 20002. 3. Курносов Н.Е., Тарнопольский А.В., Пичугин В.М. Тепло ХХI века / Промышленный оптовик, № 12, 2000. 4. Курносов Н.Е., Тарнопольский А.В., Пичугин В.М., Цветков П.А. Система отопления и горячего водоснабжения на основе вихревого термогенератора. «По всей стране», - М.: 2002.