История теплового насоса: инновация, которой 200 лет

Для большего комфорта умельцы придумали буржуйки различных конфигураций. А настоящим прорывом стало отопление при помощи природного газа, которое имеет как свои преимущества, так и массу недостатков. Главные из них – это токсичность и взрывоопасность газовоздушной смеси, а с недавних пор и высокая стоимость этого энергоносителя.

Сегодня для обогрева жилья, офисов, торговых площадей, складских помещений можно выбрать наиболее подходящую современную систему отопления. В свете удорожания энергоносителей эта тема стала актуальной, как никогда ранее. И что самое удивительное – то, от чего так старался уйти современный человек, похоже вновь возвращается в наш быт. Это те же самые печи на дровах или угле, или же буржуйки.

Но кризис толкает человека на поиск более совершенных и комфортных систем. Таких, которые окупаются быстро, а пользу человеку приносят большую.

ИДЕЯ 200-ЛЕТНЕЙ ДАВНОСТИ

Это звучит невероятно, но идея использовать в качестве энергоносителей возобновляемые источники энергии впервые посетила умные головы ученых почти двести лет назад. Чуть позже британский физик Уильям Томсон, который проводил важные для всего человечества работы по термодинамике, заявил о том, когда-нибудь запасы энергоресурсов в земных недрах все же исчерпаются.

В 1824 году, когда физиком Сади Карно из Франции была создана холодильная установка, был впервые представлен и принцип работы теплонасоса. Но на практике его воплотил именно Уильям Томсон, который в 1852 году разработал такую систему и назвал ее «умножителем тепла». Понятно, что это была первая попытка создать нечто новое, выходящее за рамки человеческого представления об отоплении жилища.  

Самое удивительное заключалось в том, что в основе идеи создания теплового насоса был заложен принцип работы холодильной установки. Но эта разработка долгое время оставалась невостребованной. Интересовались ней разве что ученые и специалисты, преподававшие термодинамику в институтах или проводившие различные научные исследования. Опыты для получения холода и теплоты проводили многие известные в те времена ученые.

Уильям Томпсон, создавший первый "умножитель теплоты"

СОЗДАНИЕ ПЕРВЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Самая первая теплонасосная установка была построена английским инженером Холдейном в 1927 году. С ее помощью он отапливал свой собственный дом. Для теплонасосной установки с двумя испарителями он использовал холодильник. Первый испаритель Холдейн установил на улице, а второй - в доме, погрузив его в бак с водой.

Конденсатор нагревал воду для отопления до температуры +37,8 ^оС. А чтобы использовать воду для бытовых нужд, следовало повысить ее температуру до +55^оС. Для этого инженером были использованы электронагреватели. Коэффициент преобразования первой теплонасосной установки по нашим меркам был очень низким, достигая всего 2,3.

Своим опытом и подробностями собственных испытаний, а также схемой работы теплонасоса Холдейн поделился с научной общественностью в 1930 году.

Об использовании холодильника, как обогревателя, в середине минувшего столетия задумался известный изобретатель Роберт Вебер, создавший первый грунтовый геотермальный насос.

Как это обычно бывает в таких случаях, идея пришла к нему совершенно неожиданно. Вебер просто случайно дотронулся к горячему радиатору холодильника, который расположен на его задней стенке. Изобретатель-энтузиаст понял, что такое бесценное тепло просто выбрасывается в атмосферу. А ведь оно могло бы служить людям.

Эта идея нашла свое воплощение на практике – Вебер создал водонагреватель, поместив трубу с холодильника в бойлер и обеспечив таким образом своих домочадцев горячей водой.   

Затем изобретатель нашел применение и остальному неиспользованному теплу, создав устройство, в котором горячая вода прогонялась по спирали, а вентилятор помогал распространить тепло по всему дому. Эффект был просто ошеломительным. Это был прототип современного теплового насоса, который использовался Вебером для обогрева собственного дома.

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Первые попытки использования тепловых насосов в СССР не нашли никакой поддержки. Ведь тогда ставку делали на газ, который в то время был дешевым. К тому же быстрыми темпами развивалась и атомная энергетика.

И только спустя какое-то время современные ученые задумались и над проблемами экологии, и над удешевлением использования энергоносителей, и над эффективностью теплоотопительных систем. 

Сегодня практика использования тепловых насосов показывает их исключительную эффективность и в быту, и в промышленности. Их применение во всем мире растет с каждым годом. Пример тому – развитые страны, экономика которых находится на очень высоком уровне.

К примеру, столица Швеции Стокгольм полностью отапливается за счет морских тепловых насосов. Да и вообще вся страна уже почти отказалась от других видов отопления. В Крыму еще в 80-е годы тепловой насос был применен для отопления и подогрева воды в 400 номерах гостиницы «Дружба» (теперь - санаторий "Курпаты").

Среди преимуществ тепловых насосов можно назвать следующие:

• К системе вентиляции не предъявляются абсолютно никакие требования.
• Они повышают уровень пожаробезопасности.
• Их установку не нужно согласовывать с местными структурами, а значит нет никакой бумажно-документальной волокиты.
• Осуществляется переход от режима отопления в режим кондиционирования.
• Высокая надежность оборудования, так как оно полностью управляется умной автоматикой.
• Система не требует специального обслуживания.

Королевский дворец Дроттнигхолл в Швеции,

полностью оснащенный тепловыми насосами.

А в конце приведем пару наиболее интересных фактов.

• При потреблении 1 кВт электрической энергии, тепловой насос вырабатывает до 5 кВт тепловой энергии.
• При обогреве дома площадью 328,5 м² (площадь загородного дома или таунхауса) с помощью теплового насоса за электричество придется заплатить всего 2 500 гривен в год. А в месяц сумма к оплате не превысит 200 гривен. 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ MYCOND «ВОЗДУХ-ВОДА», СЕРИЯ MAGMA

Тепловые насосы серии MAGMA очень удобны тем, что идеально заменяют установку бойлера. Им не потребуются дополнительные источники тепла при условии, что температура воздуха на улице будет достигать до -20^о. Устанавливается данное оборудование в любых жилых и административных зданиях.  

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ HITACHI, СЕРИЯ YUTAKI S80

Тепловые насосы серии Yutaki S80 создают не только практически идеальную систему отопления, но и обеспечит горячей водой круглый год. Их можно совмещать с существующими системами отопления и радиаторами, а также модернизировать старые системы. Они не будут нуждаться в дополнительных источниках тепла, если температура воздуха на улице будет составлять до -20^о.  

Сравнительные технические характеристики MAGMA и Yutaki S80