Теплонасос

ВВЕДЕНИЕ

Тепловой насос, изобретение одной из форм которо­го принадлежит лорду Кельвину, термодинамически идентичен хо­лодильной машине. Большинство квартир, пищевых складов и круп­ных общественных зданий в промышленно развитых странах обору­довано холодильниками и воздушными кондиционерами. Принципи­альное отличие теплового насоса от холодильника состоит в той роли, которую он играет у потребителя. Холодильники и воздушные кондиционеры предназначены для охлаждения, тогда как тепловой насос — для нагрева.

Как будет показано ниже, имеется много книг по тепловым насо­сам, большая часть из них написана несколькими десятилетиями ранее. Литература по термодинамике, кондиционированию и даже промышленной технологии пестрит упоминаниями тепловых насо­сов, число действующих агрегатов семизначно. Однако принцип действия тепловых насосов для некоторых до сих пор таит изрядную долю тайны, и одна из главных целей предлагаемой книги состоит в преодолении существующего барьера к его пониманию и приме­нению.

Среди различных типов тепловых насосов наибольшее распро­странение получили парокомпрессиоиные. Единичные мощности со­ставляют от нескольких ватт до нескольких мегаватт, привод комп­рессоров осуществляется как электродвигателями, так и тепловыми двигателями внутреннего и внешнего сгорания. Разнообразны так­же и типы применяемых компрессоров.

Единственное досадное обстоятельство связано с надежностью тепловых насосов. Опыт конца 50-х и начала 60-х годов в США и Европе выявил поломки отдельных частей и относительно высокую стоимость агрегатов, что породило разочарование в тепловых насо­сах. Теперь трудности в основном преодолены — надежность вместе с обслуживанием на дому стали основными факторами, обеспечива­ющими продажу агрегатов. В связи с важностью проблемы надеж­ности специальная глава посвящена проблемам конструирования.

Развитие тепловых насосов особенно продвинулось под влияни­ем энергетических трудностей 1973 г. Благодаря возможности эко­номии энергии, что является основным назначением теплового насо­са, их применение расширилось. Они используются в жилых и обще­ственных зданиях, а также в промышленности. Развитие тепловых насосов становится предметом деятельности национальных прави­тельственных и международных организаций.

В гл. 1 книги кратко упоминаются исторические вехи разработки и применения тепловых насосов. Затем описаны различные теплона- сосные циклы и их теория, преимущественно для парокомпрессион - ного типа. В гл. 3 рассмотрены основные компоненты установок, привод, компрессор, теплообменники и т. п. вместе с практическими рекомендациями по их выбору. Глава 4 показывает важность вспо­могательных элементов установок, оказывающих сильное влияние на надежность и, следовательно, масштабы применения тепловых насосов.

Много внимания в книге уделено практическому использованию тепловых насосов. Первая из областей широкого применения — до­машнее отопление и горячее водоснабжение, а также использование сбросного тепла (гл. 5). Подробно рассмотрены возможные внешние и внутренние источники тепла. Наряду с уже выпускаемыми уста­новками, находящимися в продаже, описываются современные ис­следовательские и конструкторские проработки.

В гл. 6 и 7 описаны применения в общественных зданиях и про­мышленной технологии. Подчеркнута общность принципов холо­дильных машин и тепловых насосов и обсуждены пути использова­ния тепла холодильных установок.