Pompa de căldură este un dispozitiv pentru transferul energiei termice de la o sursă de energie termică redusă (cu o temperatură scăzută) către un consumator (căldură) cu o temperatură mai mare. Pompa de căldură se bazează pe principiul fizic - așa-numitul "ciclu Carnot", dezvoltat și descris în secolul al XIX-lea. Carnot Carnot este numit după fizicianul francez Sadi Carnot, care la explorat pentru prima dată în 1824. Dar posibilitatea tehnică de a pune în aplicare ideea a luat naștere numai în secolul al XX-lea.
"Câte bulgări de zăpadă am nevoie pentru încălzirea aragazului?" - așa ironic acum două sute de ani, faimosul filosof D. Diderot. Întrebarea lui batjocoritoare, așa cum sa dovedit a fi fără sens.
Teoretic, sursa de căldură poate fi orice substanță a cărei temperatură este peste zero absolută: aer, piatră, pământ, apă și chiar zăpadă. Amintiți-vă cum funcționează cel mai obișnuit frigider acasă. După căldura scade din mărfurile refrigerate, căldura de condensare și căldura de congelare de umiditate, adică. E. Căldura de formare a zăpezii și răcirea este extras dintr-un frigider și încălzește încăperea. Acest lucru este ușor de văzut prin punerea mâinii la spate, uneori lateral, perete de frigider: este întotdeauna cald.
Astfel, frigiderul poate servi și cu succes pentru încălzire. În loc să cheltuiți direct energia electrică pe încălzitoare electrice care încălzesc casa, poate fi mai bine folosită pentru a efectua ciclul termodinamic și a încălzi casa cu zăpadă cu ea? Să dovedim că acest lucru este complet posibil.
Lăsați temperatura de zăpadă în afara -3 ° C (presupunând că iarna este cald, esența problemei nu se va schimba, și va simplifica calculul, zăpada poate fi înlocuită cu apă rece de la râu, sau cel puțin chiar din Oceanul Arctic - va fi chiar mai profitabil). Temperatura în dispozitivele de încălzire stabilesc clădire 27 ° C Diferența de temperatură este de 30 ° C. Temperatura absolută a încălzitorului 27 + 273 = 300 K. Eficiența unui motor termic, care funcționează între această temperatură apropiată exterioară este foarte scăzută - doar 0.1. (EFICIENȚĂ = 30/300 = 0,1). Acest lucru înseamnă că, dacă vrem să obținem un loc de muncă într-o astfel de mașină, în cel mai bun caz putem transforma numai 1 Joule din fiecare 10 jouli de căldură primită de la încălzitor.
Dar dacă facem aceeași mașină pentru a lucra în direcția opusă, apoi, să efectueze muncă echivalentă cu numai 1 J, va fi capabil să treacă de încălzire (sobă), la fel de mult ca 10 jouli, dintre care 9 J vor fi obținute din frigider (zăpadă). Să luăm în considerare modul în care funcționează pompa de căldură:
1. Suportul de căldură, care trece printr-o conductă, așezat, de exemplu, în sol, încălzește mai multe grade. În interiorul pompei de căldură, mediul de transfer de căldură, care trece printr-un schimbător de căldură numit evaporator, descarcă căldura colectată din mediul în circuitul intern al pompei de căldură.
2. Circuitul intern al pompei de căldură este umplut cu agent frigorific. Agentul frigorific, având un punct de fierbere foarte scăzut, care trece prin vaporizator, este transformat dintr-o stare lichidă într-un gaz. Acest lucru se întâmplă la presiune scăzută și temperatură scăzută.
3. Din evaporator, agentul frigorific gazos intră în compresor, unde este comprimat, temperatura acestuia crește.
4. Apoi, gazul fierbinte intră în cel de-al doilea schimbător de căldură (condensator). În condensator, există schimb de căldură între gazul fierbinte și agentul de răcire de la linia de retur a sistemului de încălzire din locuință. Agentul frigorific își transferă căldura în sistemul de încălzire, se răcește și din nou se transformă într-o stare lichidă, iar încălzitorul încălzit de sistemul de încălzire trece la dispozitivele de încălzire.
5. Când agentul frigorific trece prin supapa de presiune, presiunea scade, agentul frigorific intră în vaporizator și ciclul se repetă din nou.
Pompele de căldură sunt folosite în sezonul rece pentru încălzirea spațiului, iar în sezonul cald sunt folosite pentru a răci aerul din casă. Principiul funcționării unei astfel de pompe la răcirea camerei este același ca și pentru încălzire. Doar căldura în acest caz este luată din aerul din cameră și este dată corpului de apă sau solului.
În acest caz, principiul pompei de căldură coincide aproape complet cu principiul frigiderului.
În general, o pompă de căldură este pur și simplu un alt nume pentru un frigider, care este o mașină Carnot care lucrează în direcția opusă. Frigiderul pompează căldura de la volumul răcit până la aerul din jur. Dacă plasați frigiderul pe stradă, atunci, extragerea căldurii din aerul exterior și transferul în interiorul casei, este posibil ca încălzirea camerei să fie atât de simplă.
