Автономное отопление: аспирант из Сирии изучает тепловые насосы в Томском политехе

Амер Салом приехал в Томск из сирийского Хомса. В ТПУ он изучает особенности технологии тепловых насосов, а также ищет пути повышения эффективности их работы

НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЗАНИМАЕТ ОДНУ ИЗ ЛИДИРУЮЩИХ ПОЗИЦИЙ В СТРАНЕ ПО ДОЛЕ ИНОСТРАННЫХ СТУДЕНТОВ. ТАК, ПОЧТИ 28 % СРЕДИ СТУДЕНТОВ ВУЗА — ЭТО ИНОСТРАНЦЫ ИЗ БОЛЕЕ ЧЕМ 40 СТРАН МИРА. В?ТПУ ОНИ УЧАТСЯ НА РАЗЛИЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРИАТА, МАГИСТРАТУРЫ И АСПИРАНТУРЫ. НАПРИМЕР, АСПИРАНТ ИНЖЕНЕРНОЙ ШКОЛЫ ЭНЕРГЕТИКИ ИЗ СИРИИ АМЕР САЛОМ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА») ИЗУЧАЕТ В ТОМСКОМ ПОЛИТЕХЕ ЭКОЛОГИЧНУЮ ТЕХНОЛОГИЮ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА ИЗ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ — ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ.

Дешевле и экологичнее

Тепловые насосы широко используются в быту и промышленности в странах Европы, США, но сравнительно мало распространены в России. Хотя это экологичная технология, позволяющая преобразовывать так называемое низкопотенциальное тепло компонентов окружающей среды: почвы, воды, воздуха.

Принцип работы теплового насоса основан на переносе тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к теплоносителю с более высокой температурой. Этот принцип позволяет получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды, а также обеспечить объекту автономное отопление.

Над изучением особенностей работы таких систем, а также над их возможным усовершенствованием и работает Амер Салом.

— Когда я приехал в Томск, первоначально я должен был учиться в ТГУ. Но во время первого года я изучал русский язык на подготовительном отделении ТПУ. Надежда Ивановна Гузарова (начальник отделения?? ред.) помогла мне найти научного руководителя. Я встретился с несколькими профессорами ТПУ, а потом познакомился с Гением Владимировичем Кузнецовым. Именно под его руководством я и начал свою работу,?— рассказывает аспирант.

Тепловые насосы заинтересовали аспиранта экологичным принципом работы, разительно отличающимся от существующей традиционной отопительной техники. Сосредоточиться исследователь решил на насосах, использующих тепло воды. Помогает ему в работе магистрант Инженерной школы энергетики Ерсултан Турсун.

— Теплопередача из водоемов выше, чем из других источников, поэтому они являются потенциальным хорошим источником энергии, а тепловой насос, применяющий такую энергию, может служить надежной экологичной системой, обеспечивающей стабильное тепло, — поясняет политехник.

Как бороться со льдом?

Однако существует и ряд проблем, затрудняющих наиболее эффективное использование тепловых насосов. Так, при передаче энергии на трубке испарителя компрессионного теплового насоса образовывается лед, что влияет на интенсивность теплообмена и на время нагрева воды в конденсаторе.

— В лаборатории Томского политеха имеется опытная установка компрессионного (наиболее распространенный тип теплового насоса — ред.) теплового насоса, на которой я провожу опыты для исследования.

В прошлом году было проведено 65 опытов, в этом нам очень помог доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова — Вячеслав Максимов. Во время эксперимента, длящегося в течение 10 часов, мы исследовали влияние конвекции на образование льда. В итоге выявили следующую закономерность: когда температура фреона в трубке конденсатора достигает 45 °С, лед начинает таять. Через один час из трубки испарителя удаляется весь лед.

Данным фактом можно воспользоваться, например, для усовершенствования системы и использовать в работе сразу двух циклов сжатия-расширения теплоносителя с выделением тепла, — отмечает Амер Салом.

По задумке политехников, при работе теплового насоса будет применяться сразу два испарителя: когда температура воды в конденсаторе одного цикла достигнет нужного значения, эту энергию можно будет использовать для удаления льда. А второй цикл в это же время будет нагревать воду.

— Данное решение позволит эксплуатировать тепловой насос в качестве системы теплоснабжения даже в условиях образования льда на трубке испарителя. Да, это усовершенствование немного повысит стоимость системы, но в конечном итоге себя окупит. Работа над исследованием пока не закончена, предстоит провести еще множество опытов.

В итоге мы планируем получить наиболее полные данные, которые смогут использовать инженеры для расчетов мощности теплового насоса и для решения различных возникающих проблем, — подытоживает аспирант.

— Применение низкопотенциальной энергии водоемов с помощью теплонасосных установок (ТНУ) многие годы привлекает внимание исследователей и инженеров. При этом в РФ известны лишь единичные примеры использования таких «генераторов» тепловой энергии, одной из причин этого является, скорее всего, недостаточная изученность ряда процессов, протекающих в водоемах и в ТНУ, в условиях низких температур окружающей среды.

В свою очередь, результаты выполненных Амером Саломом исследований являются базой для обоснования условий эффективного применения теплонасосных установок на территориях регионов с отрицательными температурами воздуха в период осени, зимы и весны, — комментирует научный руководитель Гений Кузнецов.

Подготовила Наталья Каракорскова