В российских климатических условиях 80% энергии ЖКХ потребляется в виде тепловой энергии для обогрева приготовления пищи и т.д. Поэтому актуальным является прямое тепловой энергии с высоким КПД и эффективностью и низкими финансовыми затратами.
Существуют два основных типа таких преобразователей:
- Теплогенераторы, преобразующие механическую или электрическую энергию с КПД близким к 100%;
- Теплонасосы, использующие различные виды энергии для перекачки тепла от относительно-холодной окружающей среды в более теплое помещение с коэффициентов перекачки тепла 2,3 и более, к которым и относится представляемое решение.
Современные тепловые насосы по сравнению со многими котельными имеют гораздо большие трудовые и материальные затраты при монтаже, а так же низкий уровень экологичности. Кроме того, территории с холодным климатом менее пригодны для работы подобных систем. Для решения этой проблемы в области теплогенераторов нами предлагается простой и эффективный теплогенератор на основе экологически безопасного и дешевого гетерогенного тела в виде маслянно-газовой смеси (пены). В системе переносчиком тепла является сжатый до 5-20 атм. пузырек газа в масляной смеси. Эффект от применения теплового насоса с генератором пены в том, что коэффициент перекачки тепла составляет порядка 10-18 единиц.
Тем не менее, спроектированный нами теплогенератор с электродвигателем номинальной мощностью 10 кВт выгодно отличается по массогабаритным и потребительским характеристикам от вихревого теплогенератора ВТГ-4 производства ООО «АКОЙЛ-Сервис» (г. Ижевск) мощностью электропривода 11 кВт меньшим расходом теплоносителя и его более высокой температурой, которая даже при использовании отработанного масла (так называемой «желяги») достигает 200 градусов Цельсия, что позволяет его использовать не только для обогрева, но для приготовления пищи. Более эффективными являются предложенные нами теплонасосные установки с гетерогенным (пенообразным) рабочим телом и параллельным соединением теплообменников и компрессора в отличие от обычного одноконтурного, последовательного соединения вышеуказанных элементов и детандера (или дросселя) существующих холодильников и тепловых насосов.
При этом, вместо известных термодинамических циклов холодильника или теплового насоса используется новый полуцикл Карно (разработан нами и защищен патентом РФ), который обладая в два раза меньшей площадью и соответствующими механическими затратами, обеспечивает практически такую же теплопередачу, как идеальный цикл Карно, что примерно вдвое увеличивает коэффициенты теплоэффективности тепловых насосов до 10-18 ед., то есть от 10 киловатной электроустановки можно получить до 180 кВт тепла.
Патент № 2213306 от 08.01.2002 г. — Теплоснабжающая установка.
В теплоустановке, работающей по указанному циклу, электроэнергия утилизируется от быстроходного электрогенератора связанного с валом детандера, по отношению к которому данное устройство работает как повышающая пневмопередача механического движения от электродвигателя к генератору. Это позволяет использовать дешевое и малогабаритные генераторы. Например, на опытном образце вышеупомянутой электроустановки 10 кВт с пневмокомпрессором и эжекторным пенообразователем использовался в качестве детандера роторный пневмодвигатель шлифмашинки, соединенной с электрогенератором мощностью 2,2 кВт, которой с учетом вышеупомянутой тепловой мощностью вполне достаточно для электро-хладо-теплоснабжения автономного коттеджа, торгового склада, фермы или производственного цеха.