Тепловые насосы - будущее эффективного теплоснабжения

Более двухсот лет назад были заложены первые основы в производство холодильного оборудования, послужившим прототипами современных установок. Тепло используется человеком на протяжении многих веков, в первую очередь для обогрева жилища, приготовления пищи или для плавки металлов. Развитие технологий привело человечество к созданию паровой машины в восемнадцатом веке и с тех пор индустриализация общества приобрела огромный масштаб: была открыта способность тепловой энергии совершать механическую работу. И с тех пор и по сегодняшний день наша производительность, мобильность и комфорт определяются этим принципом. 

Паровая машина использовалась на протяжении многих десятилетий и вскоре была открыта еще одна возможность - использования тепловой энергии для получения энергии электрической. 

Основные достижения в этой области принадлежат Николасу Леонарду Сади Карно, который по праву считается основателем термодинамики. Он определил основные принципы работы паровой машины и установил обратимость и взаимосвязанность всех процессов, происходящих при ее работе. При правильной организации конструкции паровой машины и приложения определенной механической энергии можно не только вырабатывать тепло, но и поглощать его, практически без побочного воздействия на процесс температуры окружающей среды. 

Первое технологическое применение этого принципа принадлежит американцу Якобу Перкинсу, создавшему в 1835 году первую компрессорную холодильную машину и зарегистрировавшему на него патент. До него понижать температуру удавалось только с помощью изменения давления. Установка Перкинсона содержала уже тогда все необходимые основные элементы современной холодильной машины или теплового насоса: компрессор, элементы поглощения и выделения тепла и расширительное устройство. Он использовал в качестве рабочего тела эфир и ему удалось получить температуру рабочего тела ниже точки замерзания. 

Идея получила свое дальнейшее развитие в трудах Джона Горье, получившим в 1851 году патент на свою холодильную машину и Джеймса Харрисона, который впервые использовал этот эффект в промышленном производстве (заморозка продуктов питания). С открытием аммиака в качестве рабочей жидкости Фердинандом Карре в 1859 году - взрывоопасный эфир был заменен и установки стали более безопасны в эксплуатации. В последнее десятилетие XIX - начале XX века холодильные машины стали успешно применяться в быту. Уильям Томсон Кельвин уже в 1852 году утверждал, что холодильные машины могут с успехом применяться для обогрева жилья, причем затраты первичной энергии в данном случае могут быть ниже, чем затраты при сжигании древесного топлива или угля. Однако, потребовалось еще около 100 лет, чтобы тепловые насосы начали широко использоваться в бытовом применении.

Первый бум в применении тепловых насосов в Германии произошел после нефтяного кризиса в 1970 году. Затем, при стабилизации цен на нефть в 80-ые годы, применение тепловых насосов несколько замедлилось. Сегодня, уже более 10 лет тепловые насосы прочно вошли в наш обиход.