Юный техник 1969-01, страница 25

ва ночью. Вот почему некоторые специалисты считают: человечество сейчас стоит на пороге пустыни, готовясь к тому, чтобы обжить ее.

В 1852 году знаменитый английский физик лорд Кельвин предложил отапливать помещения с помощью... холодильной машины. Только обычно такая машина отбирает тепло из холодильной камеры и выбрасывает его на улицу, а по идее Кельвина она должна была брать тепло с улицы и «нагнетать» его в отапливаемое помещение. Правда, тепловой насос — так назвал Кельвин свою установку — должен приводиться в действие более дорогой, чем топливо, электроэнергией. Но решив сравнить отопление с помощью теплового насоса и непосредственного нагрева за счет сжигания топлива, Кельвин получил ошеломляющие результаты. Образно выражаясь, каждая единица механической работы, подведенная к тепловому насосу, прежде чем попасть в отапливаемое помещение, прихватывает 5—8 единиц теплоты из уличного воздуха.

Выходит, выгоднее, с точки зрения отопления, сжигать топливо не прямо в печке, а через цепочку «тепловой двигатель — тепловой насос».

Это может показаться парадоксальным, но на самом деле здесь ничего удивительного нет. Лучше всего объясняет суть дела наглядная аналогия. Пусть вам нужно заполнить водой бак, расположенный на высоте 1 м над уровнем моря. В вашем распоряжении есть источник воды, расположенный выше уровня моря на 100 метров. Проще всего соединить оба бака трубой и перелить из верхнего в нижний 1 куб. м. Но посмотрите, во что обошлась вам эта простота. 99 тыс. кгм механической работы растратились зря. А есть более сложное, но зато более экономичное решение. Надо воду из верхнего бака сливать в море через водяную турбинку, соединенную с насосом. Насос засасывает воду из моря и поднимает ее на высоту всего в 1 м. В идеальном случае каждый килограмм воды из верхнего бака отдает турбинке 100 кЛ*. А этих 100 кгм, приложенных к насосу, хватает на то, чтобы поднять с уровня моря 100 кг воды на высоту в 1 м. Значит, всего 10 кг воды из верхнего бака окажется достаточно для того, чтобы заполнить нижний, емкостью в 1 кубометр. Тепловой насос выполняет точно такую же работу, как насос в нашем примере, а тепловой двигатель играет роль водяной турбины.

Кельвин не ограничился только расчетами. Больше ста лет назад он сделал попытку осуществить отопление с помощью теплового насоса. Но, увы, воздушная холодильная машина, которую он пытался приспособить для этой цели, оказалась

слишком неэкономичной, большой по размерам и ненадежной.

Лишь в наше время возродился интерес к этой идее. Специалисты установили, что экономичность теплового насоса сильно зависит от температуры источника тепла.

В странах с суровыми зимами невыгодно пользоваться атмосферным воздухом, ибо температура такого источника понижается, уменьшая эффективность теплового насоса как раз тогда, когда потребность в отоплении наивысшая. Гораздо удобнее погружать змеевики теплового насоса на дно реки или озера. Здесь, даже в самый трескучий мороз, температура всегда постоянна — около 4°С. Если же поблизости рек и озер нет, то змеевики можно закопать глубоко в землю.

В больших городах можно найти еще более удобные источники тепла. Например, многие химические фабрики выбрасывают воду, нагретую до 25—36° С. Бани, гостиницы, рестораны сбрасывают горячую воду, содержащую почти 90% подведенного к ним тепла.

Отопление, конечно, не единственная область применения тепловых насосов. С их помощью можно нагреть воду, получить пресную воду из морской, точно регулировать температуру различных процессов в химической промышленности. И если они применяются еще довольно редко, то лишь потому, что тепловой насос гораздо дороже печки, а электроэнергия, которую он потребляет, гораздо дороже дров или угля. Но там, где электроэнергии много и она дешева, тепловые насосы успешно конкурируют с обычными системами отопления. Самое большое достоинство теплового насоса, сулящее ему большие перспективы в будущем,—это то, что он в отличие от печки обратимая машина. Он может «накачивать» тепло в помещение, если нам холодно, «откачивать» его, если нам жарко.

Самый совершенный тепловой насос — лишь первый, хотя и важный шаг на пути создания наиболее благоприятной для человеческого организма окружающей среды. Системы кондиционирования в будущем смогут, по-видимому, регулировать не только температуру, давление и влажность воздуха, но и содержание в нем различных ароматических веществ, влияющих на самочувствие, настроенйе и работоспособность человека. Это практически полностью освободит человечество от влияния даже самых суровых климатических условий, и разница между жизнью в умеренном климате и жизнью в пустыне, в тундре, под землей или в космосе исчезнет. И в этом расселении человечества в пределах и за пределами земного шара не обойтись без теплового насоса — изобретения, которое сто лет назад было признано не представляющим интереса.

23