Сегодня технологии отопления ушли вперёд. Дома настенный газовый котел создаёт комфорт и заставляет не думать о том как заставить себя пойти нарубить дровишек. Конечно, так было не всегда, тем более специалистам будет интересна статья о развитии технологий отопления из научно-популярного журнала за 1953 год.
В Нашей стране в интересах трудящихся, улучшения их быта непрерывно развивается теплофикация городов и промышленных предприятий. Теплофикация (отопление, вентиляция, снабжение горячей водой) осуществляется главным образом на базе строительства теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и тепловых сетей. В настоящее время ТЭЦ вырабатывают тепла в два с лишним раза больше, чем в 1940 году, а длина тепловых сетей за это время увеличилась более чем в 1,5 раза. Еще более возрастет теплофикация городов к концу пятой пятилетки. Эффективно работая на местном и низкокалорийном топливе, наши ТЭЦ позволяют ежегодно экономить до 3 миллионов тонн ценных сортов угля и дров.
Быстрое развитие теплофикации городов выдвигает перед советскими учеными и инженерами важные научно-технические задачи— это обеспечение централизованного теплоснабжения, усовершенствование схемы тепловых сетей и системы местного регулирования нагревательных приборов и т. д. Ряд теплофикационных проблем возникает также в связи со строительством гидроэлектростанций, удельный вес которых непрерывно растет и к концу пятой пятилетки составит около 30 процентов по отношению к общей мощности энергосистем. Постройка одновременно с крупными ГЭС параллельных теплоэлектроцентралей может оказаться нецелесообразной, особенно при отсутствии местного топлива. Поэтому ученые изыскивают другие, более экономичные методы отопления, с учетом дешевой энергии ГЭС. Одним из таких методов, перед которым, возможно, уже в недалеком будущем откроются широкие перспективы, является так называемое динамическое отопление.
Схему динамического отопления удобно рассмотреть на примере теплового насоса, идея которого была выдвинута еще в 1853 году, а проект установки предложен в 1921 году советским физиком профессором В. А. Михельсоном.
Тепловой насос состоит из следующих основных частей: двух теплообменников (испарителя и конденсатора), компрессора, электромотора и регулирующего вентиля.
Каковы же принципы работы этой установки? Предположим, что источником тепла служит вода. Погрузим в нее теплообменник, внутри которого будет циркулировать фреон или другое вещество (называемое в технике рабочим веществом) с более низкой температурой, чем вода. Вследствие разности температур фреон испаряется. Из испарителя он поступает в компрессор, приводимый в действие электромотором. Здесь пар сжимается, при этом температура его резко повышается. Далее он направляется в другой теплообменник — конденсатор. В нем происходит конденсация фреона и одновременно нагревание воды, циркулирующей в отопительной системе. Затем рабочее вещество через регулирующий вентиль опять попадает в испаритель, и цикл возобновляется.
Таким образом удается получить тепловую энергию для отопления зданий и снабжения их горячей водой. Достигается это за счет механической энергии. Испаритель, естественно, может находиться вдали от источника тепла. В этом случае потребуется перекачка воды центробежным насосом и сброс ее обратно после использования.
Термодинамический цикл в установке можно осуществить, используя различные рабочие вещества. Но каждое из них должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы при определенном давлении и температуре оно испарялось в процессе поглощения тепла и переходило в жидкое состояние при его отдаче. Для динамического отопления удобно применять фреон.
Установка динамического отопления может выполнять и функции охлаждения. В этом случае теплообменники меняют свое назначение: конденсатор выполняет роль испарителя, а прежний испаритель—конденсатора холодильной системы. Таким образом, в летний период динамическое отопление при одном и том же оборудовании легко переключается на охлаждение помещений. В таких системах особенно нуждаются предприятия пищевой промышленности — мясокомбинаты, молочные комбинаты и т. п.
Вопрос охлаждения помещений имеет весьма существенное значение для южных областей страны, где борьба с летним перегревом жилых и общественных зданий не менее важна, чем их зимняя теплозащита. При строительстве жилых зданий в этих районах, как известно, осуществляется ряд конструктивных мер (специальное устройство наружных стен, определенная высота зданий, сквозное проветривание, защитные устройства, ставни, жалюзи, вертикальное озеленение, соответствующая окраска наружных поверхностей стен и т. п.). Однако лечебные учреждения: больницы, родильные дома, детские ясли, санатории и другие — нуждаются летом в дополнительном искусственном охлаждении. Следовательно, на юге страны особенно велика потребность в создании такой системы, которая могла бы выполнять как функции отопления, так и охлаждения помещений.
Над разрешением этой проблемы работают сейчас советские ученые. Для этих целей может быть, в частности, использована так называемая комбинированная лучистая система, принципиальная схема которой разработана автором статьи в Научно-исследовательском институте строительной техники Академии архитектуры СССР.
Основу лучистой системы составляют потолочные панели, представляющие собой бетонированные трубчатые змеевики. По ним циркулирует вода, нагреваемая зимой и охлаждаемая летом. В качестве генератора тепла и холода служит тепловой насос.
Такая система может найти применение в районах с жарким сухим климатом.
Экспериментальные исследования лучистой системы, в качестве отопительной установки дали удовлетворительные результаты как в теплотехническом, так и в гигиеническом отношении. Опытные установки этой системы для искусственного охлаждения показали возможность снижения температуры в помещении на 8 градусов. При этом происходит повышение влажности воздуха внутри охлаждаемых зданий, что в условиях жаркого сухого климата благотворно действует на организм человека. Задача заключается теперь в том, чтобы добиться снижения затрат на устройство динамического отопления.
Научными исследованиями доказано, что динамическое отопление по расходу топлива может оказаться в 2—3 раза экономичнее по сравнению с обычными котельными установками. Большую экономию топлива может дать динамическое отопление, в частности, при наличии вторичных энергоресурсов (отработавшего пара, горячих газов и воды).
В нашей стране работает много так называемых конденсационных тепловых электростанций. В них остается неиспользованной вода с температурой 25—30 градусов. Эта вода может служить источником тепла для динамического отопления.
В гидрогенераторах и трансформаторах ГЭС около 2 процентов теряется на выработку тепла, которое отводится водой. Уже сейчас ученые разрабатывают проекты использования для динамического отопления тепла гидрогенераторов строящихся ГЭС.
Широкое развитие гидроэнергетики в нашей стране, успехи советского холодильного машиностроения создают необходимые предпосылки для внедрения динамического отопления, что позволит обеспечить значительную экономию топлива, улучшить санитарно-гигиенические условия населенных центров, разрешить проблемы охлаждения помещений в южных районах СССР. Перед советскими учеными в связи с этим стоит задача дальнейшего совершенствования и изобретения новых, более рациональных схем динамического отопления.
Г.В.Колпаков
кандидат технических наук.
Далее из категории История технологий: "Кварцевые часы — мужской атрибут и последнее слово техники 1947 г."
