Как нагреть дом холодной водой: чудеса термодинамики
Кажется, что холодная вода и отопление — вещи несовместимые. Но на самом деле водой с температурой +8°C можно нагреть дом до +20°С-25°C
Сегодня большая часть домов отапливается с помощью газовых котельных. В них вода нагревается в результате сжигания газа до температуры от 30°C до 90°C. Принцип работы такой системы понятен: холодная вода подается в котельную, нагревается, и доставляется к потребителям. Нагревая воздух в квартирах, вода охлаждается и затем вновь поступает в контур и нагревается до нужной температуры.
Но газовые котельные — не единственный способ отопить дом. Один из самых интересных способов сделать это заключается в использовании теплового насоса. Это устройство позволяет переносить тепло от холодного тела к горячему. Законы термодинамики гласят, что самопроизвольно тепловая энергия будет передаваться только от более горячего тела к холодному, так как система будет стремиться к равновесию. В результате горячее тело станет холоднее, а холодное — горячее.
Тепловой насос позволяет «нарушить» эти законы. Но не волнуйтесь: термодинамика находится в полной безопасности, ведь для переноса тепла от холодного тела к нагретому такое устройство расходует энергию. Тепловые насосы бывают различных типов — они могут отбирать тепло у воздуха, горной породы, грунта и так далее. Но мы поговорим о так называемых насосах «вода-вода».
В таких устройствах в качестве теплоносителя используется холодная вода со дна водоемов. Ее температура может составлять около 8°C. Такая вода с помощью электронасоса поступает во внешний контур и выполняет роль теплоносителя. Она нагревает воду в испарителе от примерно +6°C до +8°C. В испарителе вода, как нетрудно догадаться, испаряется благодаря компрессору, который не дает давлению пара над поверхностью жидкости достичь равновесного значения. Из-за этого воде приходится постоянно испаряться, чтобы создать равновесие с воздухом вблизи границы раздела. В результате этого процесса вода в испарителе охлаждается, но ее температуру удается поддерживать благодаря циркуляции теплоносителя во внешнем контуре.
Из испарителя воздух с помощью компрессора перекачивается в конденсатор, где пар превращается в капли жидкости. В результате этого выделяется тепло, так как происходит обратный испарению процесс — конденсация. Таким образом можно нагреть воду в конденсаторе до 60°C и более. Затем она нагревает второй внешний контур, который идет к системе отопления. Вода в конденсаторе таким образом охлаждается и снова поступает в испаритель. Цикл замыкается.
