Тепловой насос – тепло из холода

Тепловой насос – тепло из холода

В отечественных рассказах о разных современных разработках, разрешающих рационально применять энергию и приобретать ее из так называемых других источников, мы потеряли таковой серьёзный инструмент как тепловой насос. Тепловые насосы становятся все более распространенными в развитых государствах из-за растущих цен на источники энергии и высокой эффективности этих самых тепловых насосов.

О реалиях применения тепловых насос у нас просматривайте статью о возможностях применения тепловых насосов на русском и украинском языках.

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более большой температурой. В базе работы теплового насоса лежит физический принцип – так называемый «цикл Карно», что был создан и обрисован еще в 19-м веке.

Цикл Карно назван в честь французского физика Сади Карно, что в первый раз его изучил в первой половине 20-ых годов XIX века. Но техвозможность воплощения идеи в судьбу показалась лишь в 20-м веке.

“какое количество необходимо снежков, дабы натопить печь?” — так иронизировал двести лет тому назад известный философ Д. Дидро. Его насмешливый вопрос, как выяснилось не лишен смысла.

Теоретически источником тепла возможно любое вещество, температура которого выше безотносительного нуля: воздушное пространство, скалистая порода, почва, вода а также снег. Вспомните, как трудится самый обычный домашний холодильник.

Так как теплота, отнимаемая от охлаждаемых продуктов, теплота замерзания и теплота конденсации жидкости, т. е. его образования охлаждения и теплота снега, выделяется из холодильника и обогревает помещение. В этом легко убедиться, приложив руку к задней, время от времени боковой, стенке холодильника: она неизменно теплая.

Так, холодильная машина может с успехом помогать и для отопления. Вместо того, дабы прямо расходовать электричество на электрические тэны, обогревающие дом, может лучше ее применять для осуществления термодинамического цикла и отапливать с ее помощью дом снегом?

Докажем, что это в полной мере вероятно.

Пускай температура снега на улице -3°С (предположим, что зима теплая, сущность вопроса это не поменяет, а расчет упростит; возможно снег заменить холодной водой из реки либо хоть кроме того из Ледовитого океана — будет еще удачнее). Температуру отопительных устройств в строении установим 27° С. Разность температур  равна 30° С. Безотносительная температура нагревателя 27 + 273 = 300 К. КПД тепловой автомобили, трудящейся между такими родными температурными пределами, мал — всего лишь 0,1. (КПД=30/300=0,1).

Это значит, что в случае если мы захотим приобретать в таковой машине работу, то из каждых 10 Дж тепла, взятых от нагревателя, в самом лучшем случае мы можем перевоплотить в работу лишь 1 Дж.

Но в случае если мы вынудим ту же машину трудиться в обратном направлении, то, затратив работу, эквивалентную лишь 1 Дж, сможем передать нагревателю (печке) целых 10 Дж, из которых 9 Дж будут взяты от холодильника (снега). Разглядим как же трудится тепловой насос:

1. Теплоноситель, проходя по трубопроводу, уложенному, к примеру, в почву нагревается на пара градусов. В теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, именуемый испарителем, отдает собранное из внешней среды тепло во внутренний контур теплового насоса.

2. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом. Хладагент, имея весьма низкую температуру кипения, проходя через испаритель, преобразовывается из жидкого состояния в газ.

Это происходит при низкой температуре и низком давлении.

3. Из испарителя газообразный хладагент попадает, в компрессор, где он сжимается, его температура увеличивается.

4. Потом тёплый газ поступает во второй теплообменник (конденсатор). В конденсаторе происходит теплообмен между горячим теплоносителем и газом из обратного трубопровода совокупности отопления дома.

Хладагент отдает собственный тепло в совокупность отопления, охлаждается и опять переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель совокупности отопления поступает к отопительным устройствам.

5. При прохождении хладагента через редукционный клапан — давление понижается, хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется опять.

Тепловые насосы употребляются зимой для отопления помещения, а в теплое время года их применяют для охлаждения воздуха в доме. Принцип работы для того чтобы насоса при охлаждении помещения такой же, как и при отоплении помещения.

Лишь тепло в этом случае забирается из воздуха в помещении и отдается почва либо водоему.

В этом случае принцип работы теплового насоса полностью сходится с принципом работы холодильника.

В общем, тепловой насос — это легко второе наименование холодильника, что является машиной Карно, трудящуюся в обратном направлении. Холодильник перекачивает тепло из охлаждаемого количества в окружающий воздушное пространство.

В случае если поместить холодильник на улице, то, извлекая тепло из наружного воздуха и передавая его вовнутрь дома, то возможно таким нехитрым методом обогревать помещение.

Учёные из России взяли нужное тепло из холода


Читать также:

Читайте также: