Тепловые насосы. 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 оп 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 парокомпрессионные. 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 па 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 теплонасосные циклы и их теория, преимущественно для парокомпрессиоппого 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.
