7 Termofysik: 7.6 Energikvalitet
Värmemaskiner och värmepumpar
Värmemaskiner och värmepumpar
Det sägs att hälften av luften i en bostad bör bytas varje timme. Det kan ske enligt den så kallade motströmsprincipen. Då låter vi den varma luften som strömmar ut, värma upp den kalla luften som strömmar in.
Motströmsprincipen är vanlig i naturen. Har du funderat på hur änder har det med benen när de står på iskanten? Om blodet som strömmar ner i benen hade varit kroppsvarmt, så skulle benen ge ifrån sig mycket mer värme än de faktiskt gör. Blodet som strömmar ner i andbenen, avkyls av blodet som strömmar upp från andbenen. På så sätt slipper änderna att slösa med energin.
En värmemaskin är en maskin som använder tillförd värme till att utföra arbete. Men en del av den tillförda värmen går alltid till omgivningen. Därför kan den tillförda värmen bara delvis omvandlas till arbete.
Exempel på värmemaskiner är ångmaskin, ångturbin, bensinmotor, dieselmotor, jetmotor och raketmotor. Den tillförda värmen kommer från förbränning av olja, gas eller kol.
Moderna ångturbiner har en verkningsgrad på upp till \(35 \ \%\). Sådana ångturbiner används bland annat i elverk som använder kol, olja, gas eller kärnenergi till att producera elektrisk energi. Denna typ av elverk är de vanligaste runt om i världen. Här i Sverige är vi så lyckligt lottade att vi också kan använda vattenkraft.
Värmepumpar kan utnyttjas till husuppvärmning. Se figur 7.34. En elektrisk motor utför arbete och överför termisk energi från den kalla uteluften till den varma inneluften. Ett kylskåp fungerar på samma sätt som en värmepump. Men där är syftet att överföra energi från det kalla utrymmet inne i skåpet till den varma luften ute i köket.
1 Kall uteluft pumpas in.
2 Avkyld luft pumpas ut.
3 Inneluft sugs in.
4 Uppvärmd luft pumpas ut i huset.
5 Motor.
6 Ventil.
