Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 10

Принципом работы холодильник практически не отличается от теплового насоса. Есть чисто конструктивные различия. Поскольку холодильник предназначен для охлаждения продуктов, он имеет удобную камеру для их хранения. Устройство для сброса тепла (задняя стенка) в нем лишь печальная необходимость.

У теплового насоса трубки, в которых кипит жидкий фреон, располагают так, чтобы их было удобно охлаждать уличным воздухом или водой. Устройства же для сброса тепла — трубки, в которых протекает горячий фреоновый пар, являются основной целью создания теплового насоса. Их располагают так, чтобы ими было удобно обогревать помещение. Так что для превращения холодильника в тепловой насос, вам придется его доработать.

Из корпуса работоспособного морально устаревшего аппарата, предназначенного на выброс, нужно вынуть блок, состоящий из морозильной камеры, компрессора и конденсатора (см. рис.).

Энергоблок холодильника переделки не требует. Нужно лишь проявить максимум осторожности, ничего не изгибать, чтобы не повредить ни одной трубки. Иначе из системы вытечет фреон, и у вас будет много хлопот с ее повторным наполнением. Узлом, который забирает тепло окружающей среды, может быть только камера морозильника. Для целей эксперимента лучше заключить ее в кожух из упаковочного картона и подсоединить к нему две гибкие трубы диаметром около 100 мм, применяемые для кухонной вентиляции. На конце одной из них в коническом диффузоре установите старый настольный вентилятор. Обе трубы нужно вывести за окно. В одну из них вентилятор станет засасывать холодный наружный воздух. Из другой же воздух будет выходить сильно охлажденным.

Если таких труб нет, то для эксперимента можно воспользоваться пылесосом, включенным на половинную мощность, и его же шлангами. Когда все эти приготовления сделаны, остается лишь включить холодильный агрегат и ждать результатов.

Попробуйте измерить температуру задней стенки. Если она не достигает 40 °C, нужно усилить охлаждение камеры. Если охлаждать камеру водой, ваш тепловой насос будет работать еще эффективнее.

В скандинавских странах, например, сложились особенно благоприятные условия для его применения. Там есть очень длинная, изрезанная фьордами береговая линия с незамерзающей морской водой и очень дешевая электроэнергия, добываемая на гидроэлектростанциях. Множество домов, расположенных по берегам, забирают для питания тепловых насосов морскую воду, температура которой даже зимой не опускается ниже нуля. Здесь фреоновые тепловые насосы дают трех-четырехкратную экономию электроэнергии.

Однако электричество для привода компрессора теплового насоса не обязательно. В Германии, на острове Рюген, работают тепловые насосы с приводом от ветродвигателей.

Чтобы обеспечить теплом сельский дом, стоящий на берегу реки, достаточно иметь тепловой насос, приводимый в действие ветряком с пропеллером диаметром около 3 м. Развивая при скорости ветра 4 м/с мощность 2 кВт, он обеспечил бы подачу в дом 6–8 кВт тепла.

Ветряк для привода холодильного компрессора мощностью 200 Вт имел бы диаметр около 2 м. Подробное описание самодельного ветродвигателя такой мощности мы давали в журнале «Юный техник» № 5 за 2001 год.

Причем работать он может и без фреона, на обычном воздухе. 0 тепловом насосе без фреона мы расскажем в одном из номеров в начале следующего года.

А. ИЛЬИH

Рисунок автора

Сотовый телефон — прекрасная вещь, но его аккумулятор, как правило, разряжается в самый неподходящий момент, да еще и там, где нет электричества. Говорят, в ближайшее время американцы намерены выпустить на рынок ручной генератор для питания сотовых телефонов. Вероятно, он будет пользоваться большим спросом. А стоить — страшно подумать! Между тем, такой электрогенератор вы можете сделать себе уже сейчас.

Знаете фонарик с ручным приводом, называемый в быту «жуком»? Его выпускают у нас в стране уже лет семьдесят, и стоит он примерно столько же, сколько чехол для мобильника.

Для начала посмотрим, как он устроен (см. рис. 2).

Поскольку рука движется медленно, а вал генератора требует быстрого вращения, в фонаре установлена повышающая передача: рычаг через зубчатую рейку вращает маленькую шестерню, на оси которой стоит шестерня большая. Она, в свою очередь, сцеплена с крохотной шестеренкой на валу генератора. Благодаря таким ухищрениям вал генератора делает несколько десятков оборотов за один ход рычага.

Примечательно устройство генератора. Он состоит из намагниченного ротора и статора с обмоткой. Вращаясь, ротор создает в сердечнике статора переменное магнитное поле, а оно возбуждает в цепи обмотки переменный ток. Генератор развивает мощность 3–4 Вт с напряжением около 4 В. Поскольку для зарядки аккумуляторов требуется постоянный ток, сделаем самое простое выпрямительное устройство, состоящее из диодного моста и сглаживающего конденсатора.

Зачем конденсатор? Дело в том, что зарядка аккумулятора происходит достаточно эффективно только при напряжении более 1,2 В на каждом его элементе, а на выходе моста напряжение пульсирует от нуля до 4 В. Ток напряжением меньше 1,2 В практически лишь нагревает, но не заряжает аккумулятор.

Конденсатор же сглаживает пульсации напряжения, выдаваемого мостом, не давая ему опуститься до слишком низкого уровня.

На рисунке 1 вы видите фонарик, переделанный в зарядное устройство. Его диодный мост собран на четырех диодах КД522, а сглаживающая емкость — электролитический конденсатор К53-1 — 100,0 мкФ на 16 В.

На верхней стороне корпуса поставлен микропереключатель, отключающий зарядное устройство, если вы захотите воспользоваться фонариком по прямому назначению. Для подключения телефона на задней стороне корпуса укреплен наш стандартный микроразъем РШ2Н-1. Соединительный шнур взят от вышедшего из строя зарядного устройства сотового телефона. Правда, чтобы зарядить аккумулятор на одну минуту разговора, вам придется крутить фонарь минут пять. Но для экстремальных ситуаций это терпимо. При наличии всех деталей переделка фонарика занимает полдня. Получается вещь крайне полезная, даже способная в каких-то ситуациях спасти жизнь.

На этом можно бы успокоиться. Но можно и пойти дальше. Дело в том, что КПД ручного карманного фонаря очень низок. Практика показывает, что чем меньше размер электрогенератора переменного тока, тем ниже его КПД. У генератора ручного карманного фонаря КПД не превышает 20 %. А к тому же он получает мускульную энергию руки не напрямую, а через посредников, и каждый из них часть энергии берет на себя. Эти посредники — два пластмассовых зубчатых колеса и зубчатая рейка. Из-за потерь на трение между зубцами и в очень несовершенных подшипниках каждая ступень передает только 90 % энергии. Таким образом, к валу генератора подходит 0,9 x 0,9 = 0,81 энергии руки. На зажимах электрогенератора, с учетом его собственных потерь, выделится 0,2 x 0,81 = 0,162 энергии руки. Согласитесь — не много! Из этих рассуждений следует, что, когда в фонарике горит лампа мощностью 4 Вт, наша рука развивает мощность более 25 Вт.