Дом 2010-04, страница 12
Полезно знать Теплонасосы в системе отопления Может ли холодное тело согреть тёплое? На первый взгляд это кажется невозможным. Однако законы физики этому не противоречат. Просто для организации подобного процесса потребуется некий механизм и затрата определённой энергии на его работу. Именно такой механизм, позволяющий организовать перетекание тепла от менее нагретого тела к более нагретому, и называется тепловым насосом. В последние десятилетия энергоэффективные технологии жизнеобеспечения зданий, базирующиеся на применении тепловых насосов, получают всё большее распространение. Практически все реализуемые за рубежом широкомасштабные программы по экономии энергии предусматривают их широкое использование. Впервые использовать принцип теплового насоса для обогрева чего-либо предложил британский физик и естествоиспытатель Уильям Томсон ещё в 1852 году. Тогда же он соорудил первый тепловой насос — механизм, доказавший свою работоспособность. Томсон (за заслуги перед наукой получивший от британской короны титул «лорд Кельвин») назвал свое изобретение «умножитель тепла». Уже тогда гениальный изобретатель указывал, что ограниченность энергоресурсов не позволяет непрерывно сжигать топливо в печах для отопления и что его «умножитель тепла» будет потреблять меньше топлива, чем обычные печи. Предвидение гениального физика об использовании альтернативных источников тепла начало сбываться примерно с 70-х годов прошлого столетия. Именно тогда стремительный рост цен на энергоносители подтолкнул мировое сообщество с удвоенной силой искать новые неиссякаемые источники энергии. Холодильник наоборот. С точки зрения термодинамики тепловой насос — это устройство для переноса теплоты от источника с более низкой температурой к источнику с более высокой температурой. Другими словами — это «холодильник наоборот». Чтобы это понять, достаточно отвлечься от житейских стереотипов и усвоить, что по своей сути холодильник — это не столько устройство по «созданию холода», сколько машина для переноса тепла из одного места в другое. Внутри холодильника помещён испаритель (камера расширения), в котором хладагент — жидкость с низкой температурой кипения — переходит в газообразное состояние, забирая при этом тепло из окружающего пространства. Компрессором газ перекачивается в конденсатор (он размещён снаружи холодильника) и там сжимается. При сжатии хладагент вновь переходит в жидкое состояние, отдавая наружу тепло, отобранное внутри холодильника. Затем цикл повторяется. Парадоксальная же, на первый взгляд, аналогия между «производством тепла» и «производством холода» состоит в том, что принцип работы тепловых насосов и обычных холодильников одинаков и основан на двух хорошо знакомых всем физических явлениях. Первое. Когда вещество испаряется, оно поглощает тепло, а когда конденсируется — отдаёт его. Этой закономерностью объясняется эффект охлаждения жидкости в бутылке, обернутой мокрой тряпкой (испаряющаяся вода отбирает часть тепла). Сюда же относится и более высокая по сравнению с жидкостью поражающая способность пара при ожоге. Второе. Температура испарения и конденсации вещества зависит от давления. Чем выше давление, тем выше температура, и наоборот. Именно поэтому в кастрюле-«скороварке» пища готовится быстрее, чем в обычной посуде (давление в «скороварке» повышается, а вслед за этим повышается и температура кипения воды). Зато в горах, где атмосферное давление ниже, чтобы сварить пищу, требуется больше времени. В обоих устройствах (и в холодильнике, и в тепловом насосе) основными элементами являются испаритель, 12 «Дом» 4/2010 |
