Динамическое отоплениеДинамическое отопление — система отопления, включающая топку, нагреватель и холодильник, дающая возможность передавать помещению больше тепла, чем топка в отдельности, так как помещению также передаётся тепло из окружающей среды[1]. Технологические трудности и необходимость значительных начальных вложений капитала задерживают широкое распространение этого способа отопления[2]. Возможно, что по мере дальнейшей централизации отопления динамическое отопление найдёт широкое применение[3]. Например, в Швеции, богатой стране с развитой технологией и дефицитом топлива, динамическое отопление уже находит заметное применение[4]. Качественное рассмотрениеПри динамическом отоплении часть теплоты, полученной в топке, поступает в обогреваемое помещение. Остальная часть затрачивается на работу, производимую тепловой машиной (двигателем). Нагревателем в двигателе является топка, а холодильником — отапливаемое помещение. Производимая двигателем работа используется для приведения в действие холодильной машины (теплового насоса), включаемой между окружающей средой и помещением: холодильная машина забирает тепло от окружающей среды и передаёт его помещению. Так помещение получает теплоту и от горячей топки, и от холодной окружающей среды. Общее количество теплоты может превзойти теплоту, полученную при типичной для большинства отопительных систем передаче всего тепла от топки в помещение. Динамическое отопление может быть реализовано на основе абсорбционной холодильной машины, что значительно упрощает конструкцию. Количественное рассмотрениеПусть T1 , T2, T3 — температуры (в Кельвинах) топки, отапливаемого помещения и окружающей среды соответственно. 1) От источника тепла поступает количество тепла Q1 тепловой машине. Из него Q2 отдаётся помещению, играющему для этой машины роль холодильника. Совершённая машиной работа A=Q1-Q2 идёт на включение холодильной машины. Эта работа затрачивается холодильной машиной для получения тепла Q3 из окружающей среды и передачи тепла Q2' в помещение. Для этого над холодильной машиной тепловая машина совершает работу Q2'-Q3. Отсюда по закону сохранения энергии Q2'-Q3 = Q1-Q2. 2) Можно, рассматривая двигатель и холодильную машину как одну систему, записать, что она:
По соотношению Клаузиуса, если процессы квазистатические, то сумма отношений полученных количеств теплоты к температурам, при которых они получены, равна 0:
Пользуясь соотношением Q2'-Q3 = Q1-Q2 из пункта 1 рассуждений, можно записать выражение без Q3:
Отсюда переданное помещению количество тепла: . Так как , то отсюда следует, что q > Q1. Например, при T1 = 500 К, T2=300 К и T3=250 К отношение равно 3; при сжигании в топке топлива, дающего «обычно» 1 Дж тепла, при динамическом отоплении можно получить приближённо 3 Дж тепла. Примечания
Information related to Динамическое отопление |