<<< На главную <<<              <<< к тепловым насосам <<<

История тепловых насосов


Рис. 1.1 Схема "умножителя тепла" Томпсона.
1 - окружающий воздух; 2 - входной цилиндр; 3 - теплообменник; 4 - привод; 5 - паровая машина; 6 - выходной цилиндр; 7 - обогреваемое помещение.

Тепловой насос долго время оставался термодинамической загадкой, которой интересовались только преподаватели и исследователи.

1.1. Девятнадцатый век

Принцип теплового насоса вытекает из работ Карно и описания цикла Карно, опубликованного в его диссертации в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил Вильям Томсон (впоследствии – лорд Кельвин) в 1852 г.

Она была названа умножителем тепла и показала, как можно холодильную машину эффективно использовать для целей отопления. В обосновании своего предложения Томсон указывал, что ограниченность энергетических ресурсов не позволит непрерывно сжигать топливо в печах для отопления и что его умножитель тепла будет потреблять меньше топлива, чем обычные печи [1].

Как видно из рис.1.1, предложенный Томсоном тепловой насос использует воздух в качестве рабочего тела. Окружающий воздух засасывается в цилиндр, расширяется и от этого охлаждается, а затем проходит через теплообменник, где нагревается наружным воздухом. После сжатия до атмосферного давления воздух из цилиндра поступает в обогреваемое помещение, будучи нагретым до температуры выше окружающей.

Есть данные о том, что фактически реализована подобная машина в Швейцарии [2]. Томпсон заявил, что его тепловой насос способен давать необходимое тепло при использовании только 3% энергии, затрачиваемой на прямое отопление.

1.2. Двадцатый век

Холодильные машины развивались уже в конце XIX в., но тепловые насосы получили быстрое развитие в 20-х и 30-х годах, когда в Англии была создана первая теплонасосная установка [3]. Холдейн описал в 1939 г. Испытание домашнего теплового насоса, предназначенного для отопления и горячего водоснабжения и использующего тепло окружающего воздуха. После этого начались работы в США, приведшие к созданию демонстрационных установок [4], но до этой стадии было доведено сравнительно немного проектов, так как все они имели лишь частное финансирование.

Первая крупная теплонасосная установка в Европе была введена в действие в Цюрихе в 1938 – 1939 гг. В ней использовались тепло речной воды, ротационный компрессор и хладоагент [5]. Она обеспечивала отопление ратуши водой с температурой 60oC при мощности 175 кВт. Имелась система аккумулирования тепла с электронагревателем для покрытия пиковой нагрузки. В летние месяцы установка работала на охлаждение. Эта и другие швейцарские установки перечислены в табл. 1.1 [6]. Цель создания этих установок – сокращение потребления угля в стране. Некоторые из них успешно работают более 30 лет.

Яндекс.Метрика