Тепловой насос, история идеи

Идею теплового насоса впервые сформулировал полтора века тому назад британский физик Уильям Томсон. Своему изобретению он дал название «умножитель тепла».

Тепловой насос это, своеобразный «холодильник наоборот». Связь, парадоксальная, казалось бы, между холодильной машиной и «производством тепла» основана на том, что принцип работы обычных холодильников и тепловых насосов совершенно идентичен и основан на паре хорошо всем известных физических явлениях.

1. Первое: при испарении вещество поглощает тепло, а в процессе конденсации, отдает его. Именно этой закономерностью, например, объясняется такой эффект, как охлаждение жидкости внутри бутылки, которая обернута мокрой тряпкой (вода с тряпки испаряется и отнимает часть тепла), а также более серьёзные последствия от ожога паром (температуры насыщенного пара и кипящей жидкости одинаковы, но энергии пар содержит больше, и потому ожог им опаснее).
2. Второе: при изменении величины давления, изменяется и температура кипения или конденсации. При более высоком давлении, выше и температура кипения, и наоборот. На этом явлении основан принцип кастрюль-"скороварок", в которых пища готовится гораздо быстрее, чем в обычных. (при высоком давлении увеличивается и температура кипения воды, и, как следствие – термообработки продуктов). Зато, высоко в горах, где атмосферное давление значительно ниже, для приготовления пищи, требуется несколько большей продолжительности.

Тепловой насос, как уже отмечалось, это такой «холодильник наоборот». И там, и там, в качестве основных элементов выступают компрессоры, испарители, а также, конденсаторы и дроссели (регуляторы потока). Они соединяются трубопроводом, по которому происходит циркуляция хладагента, вещества, способного кипеть при достаточно низкой температуре. Разница в том, что в холодильнике главной целью является испарение и, соответственно, отбор энергии, тогда как в тепловом насосе конденсация и снабжение теплом.

Функция обычного бытового холодильника сведена к охлаждению продуктов, самое главное в нём - теплоизолированная камера, из которой тепло «откачивается», испаряющимся в теплообменнике-испарителе веществом-хладагентом, а затем посредством теплообменника-конденсатора отводится в окружающее пространство.

В тепловом насосе самым главным оказывается теплообменник, который снабжает теплом помещение, а «морозильник» выносится за его пределы.