Главный пункт в списке достоинств тепловых насосов – экономичность. Тепловой насос не может работать без электропитания, но, потребляя 1 кВт электрической энергии, он выдает до 5 кВт энергии тепловой (у электрокотла, например, это соотношение 1:1). Столь эффективная работа теплового насоса объясняется тем, что потребляемая электрическая энергия не преобразуется в тепловую (как в случаях с электрокотлом и электроотопительными приборами), а используется для переноса тепла «с улицы» в дом.
И это правда, если у вас нет дармового источника электрической энергии. Однако стоит вспомнить оригинальную схему теплового насоса предложенную Томпсоном. А выглядела она вот так
Ещё в 1852 году лордом Кельвиным (Томсоном) был создан опытный образец одноцилиндровой поршневой установки - "Умножитель тепла", с использованием в качестве рабочего тела атмосферного воздуха. Но парадокс в том, что изобретатели теплового насоса решили однофазное газообразное рабочее тело (атмосферный воздух, экологически совершенно безвредный продукт,не требующий промышленного изготовления,а потому совершенно бесплатный и после отработки в теплообменнике, возвращающийся вновь в атмосферу в безвредном состоянии) "Умножителя тепла" заменить на двухфазный (этот хладагент обязан использоваться в жидком и газообразном состоянии)промышленного изготовления хладагент (а значит этот продукт далеко не бесплатный, затратный, экологически не безопасный)в качестве рабочего тела в изобретённом тепловом насосе. И тем самым "изобретатели" угробили "теплодильник - умножитель тепла Кельвина", сконструировав "холодильник наоборот - тепловой насос", который существует до настоящего времени и является "священной коровой".
Предложенная Кельвиным система отопления, с применением в качестве рабочего тела атмосферного воздуха, способна была давать 97 процентов тепловой энергии, используя только 3% от энергии топлива (по словам Кельвина), затраченного для отопления помещений.То есть Умножитель тепла Кельвина имел коэффициент энергетической эффективности более СОР=30 (т.е. на 1кВт-час затраченной электрической энергии можно получать бесплатно 30 кВт-час тепловой энергии). Современный тепловой насос имеет СОР=5.
Наиболее часто упоминаемое «сверхъединичное» устройство, связываемое с холодильными установками — это так называемый «холодильник Зысина». И действительно, в авторском свидетельстве СССР SU 591667 от 5 февраля 1978 г. «Способ охлаждения рабочего тела», можно найти такие слова: «Предлагаемый способ позволяет значительно снизить затраты энергии на привод холодильных установок, <...> вплоть до создания установок, работающих без подвода энергии».
В описании изобретения говорится, что оно предназначено для «охлаждения рабочих тел до температуры окружающей среды, начальная температура которых выше температуры окружающей среды», т.е. изначально горячее рабочее тело, поступающее в этот холодильник, на выходе имеет более низкую температуру по сравнению с окружающей средой. Именно этим и определяются особенности конструкции этого холодильника.
На рисунке показана схема устройства, идентичная содержащейся в описании изобретения.
Установка состоит из двух почти независимых частей, а охлаждение проходящего через неё рабочего тела осуществляется в два этапа.
Действительно, верхняя «расширительная» часть представляет собой классическую тепловую машину несколько непривычной конструкции. Рабочим телом для неё является хладагент, нагревателем служит теплобменник, холодильником — конденсатор паров, а детандер превращает тепло в механичесую работу. С точки зрения рабочего цикла хладагента всё происходит в рамках классической термодинамики для тепловых машин — механическую работу обеспечивает избыточное относительно окружающей среды тепло охлаждаемого рабочего тела (формулировка изобретателей, не путать с хладагентом!). «Изюминкой» является необычно низкий рабочий перепад температур — всего лишь 70°С, а также аномально низкая «горячая» температура — ниже температуры кипения воды.
Холодильная же часть с точки зрения получения «свободной энергии» не представляет никакого интереса. Даже детандер там сами авторы предлагают заменить дросселем, поскольку располагаемый температурный перепад в соответствии с рисунком в разы меньше, чем в расширительной части (27°C → 20°C против 90°C → 20°C), стало быть и механической работы с него в самом лучшем случае можно получить во столько же раз меньше.
Поскольку каждая часть имеет свой замкнутый цикл перемещения хладагента, в них можно использовать разные хладагенты, оптимальные для условий работы соответствующей части установки. Более того, в зависимости от стоящей задачи, можно использовать ту или иную часть по отдельности, снимая избыток механической работы с детандера расширительной части или подводя необходимую дополнительную работу к насосу и компрессору холодильной части.
Итак, «холодильник Зысина» представляет собой тепловую машину, работающую на «бросовом» тепле (обычно не используемом в «большой энергетике»), которая приводит в действие вполне обычный холодильник. Поэтому приведу в полном виде ту самую формулировку из патента, выделив пропущенные мною ранее ключевые слова: «Предлагаемый способ позволяет значительно снизить затраты энергии на привод холодильных установок, предназначенных для охлаждения рабочих тел с температурой выше окружающей среды, вплоть до создания установок, работающих без подвода энергии». Для полной ясности можно бы добавить: без подвода энергии за исключением избыточной относительно окружающей среды тепловой энергии, содержащейся в самом охлаждаемом рабочем теле.
Другими словами, «холодильник Зысина» легко сможет охладить ниже комнатной температуры только что вскипевший чай. Однако, он действительно способен отобрать у предварительно нагретого «рабочего тела» больше тепла, чем оно могло бы отдать в окружающую среду путём естественного теплообмена, и в этом смысле он, безусловно, сверхъединичен, как, впрочем, и любой тепловой насос, работающий на обогрев!
И последнее обстоятельство для нас чрезвычайно важно, потому как я уже показывал как в древности элегантно была решена эта проблема.
Спасибо всем кто смотрит и поддерживает мой канал, ваше внимание бесценно. Поддержать автора канала на чашку кофе и не только, как всегда по этой ссылке.
