Ar m\u0113r\u0137i p\u0101rvar\u0113t ziemas aukstumu m\u0101ju \u012bpa\u0161nieki mekl\u0113 ener\u0123iju un piem\u0113rotus apkures katlus, apskau\u017eot tos laim\u012bgos, kuru m\u0101j\u0101s ir dabasg\u0101zes padeves l\u012bnijas. Katru ziemu kr\u0101sn\u012bs sadedzina t\u016bksto\u0161iem tonnu koksnes, ogles, naftas produktus, pat\u0113r\u0113 megavatus elektr\u012bbas par astronomiskiem daudzumiem, kas katru gadu palielin\u0101s, un \u0161\u0137iet, ka citas izejas vienk\u0101r\u0161i nav. Tikm\u0113r viens past\u0101v\u012bgs siltumener\u0123ijas avots vienm\u0113r atrodas net\u0101lu no m\u016bsu m\u0101j\u0101m, tom\u0113r Zemes iedz\u012bvot\u0101jiem ir diezgan gr\u016bti to paman\u012bt \u0161\u0101d\u0101 sp\u0113j\u0101. Ko dar\u012bt, ja m\u0101ju apkurei izmantojam savas plan\u0113tas siltumu? Un tam ir piem\u0113rota ier\u012bce – \u0123eoterm\u0101lais siltums\u016bknis.<\/p>\n
\u0160\u0101du ier\u012b\u010du darb\u012bbas teor\u0113tisko pamatojumu 1824. gad\u0101 sniedza fran\u010du fizi\u0137is Sadi Karnots, kur\u0161 public\u0113ja savu vien\u012bgo darbu par tvaika dzin\u0113jiem, kur\u0101 tika aprakst\u012bts termodinamiskais cikls, kuru fizi\u0137is Benoits Kliperons p\u0113c 10 gadiem matem\u0101tiski un grafiski apstiprin\u0101ja un sauca par \u201cKarnotu ciklu\u201d.<\/p>\n
Pirmo siltums\u016bk\u0146a laboratorijas modeli izveidoja ang\u013cu fizi\u0137is Viljams Tomsons lords Kelvins 1852. gad\u0101, veicot eksperimentus ar termodinamiku. Starp citu, siltums\u016bknis savu nosaukumu ieguva no lorda Kelvina.
\nR\u016bpniecisko siltums\u016bk\u0146u modeli 1856. gad\u0101 uzb\u016bv\u0113ja austrie\u0161u kalnr\u016bpniec\u012bbas in\u017eenieris P\u012bters fon R\u012bters, kur\u0161 izmantoja \u0161o ier\u012bci s\u0101ls\u016bdens iztvaiko\u0161anai un s\u0101ls purvu novad\u012b\u0161anai saus\u0101 s\u0101ls ieg\u016b\u0161anai.<\/p>\n
Nogrimstot zemes garoz\u0101, uz kuras virsmas m\u0113s dz\u012bvojam un kuras biezums uz sauszemes ir aptuveni 50\u201380 km, t\u0101 temperat\u016bra paaugstin\u0101s – tas ir saist\u012bts ar magmas aug\u0161\u0113j\u0101 sl\u0101\u0146a tuvumu, kura temperat\u016bra ir aptuveni 1300 \u00b0 C. 3 metru vai vair\u0101k dzi\u013cum\u0101 augsnes temperat\u016bra jebkur\u0101 gada laik\u0101 ir pozit\u012bva, ar katru dzi\u013cuma kilometru t\u0101 paaugstin\u0101s vid\u0113ji par 3\u201310 \u00b0 \u0421. Augsnes temperat\u016bras paaugstin\u0101\u0161an\u0101s ar t\u0101s dzi\u013cumu ir atkar\u012bga ne tikai no klimatisk\u0101s zonas, bet ar\u012b no augsnes \u0123eolo\u0123ijas, k\u0101 ar\u012b no endog\u0113nas aktivit\u0101tes noteikt\u0101 Zemes apgabal\u0101. Piem\u0113ram, \u0100frikas kontinenta dienvidu da\u013c\u0101 temperat\u016bras paaugstin\u0101\u0161an\u0101s uz augsnes dzi\u013cuma kilometru ir 8 \u00b0 C, bet Oregonas \u0161tat\u0101 (ASV), kuras teritorij\u0101 ir atz\u012bm\u0113ta diezgan augsta endog\u0113na aktivit\u0101te – 150 \u00b0 C uz kilometru dzi\u013cuma. Tom\u0113r, lai efekt\u012bvi darbotos siltums\u016bknis, \u0101r\u0113jai \u0137\u0113dei, kas tai pieg\u0101d\u0101 siltumu, nav nepiecie\u0161ams aprakt simtiem metru pazem\u0113 – jebkura vide, kuras temperat\u016bra p\u0101rsniedz 0 \u00b0 C, var b\u016bt siltumener\u0123ijas avots.<\/p>\n
Siltums\u016bknis p\u0101rnes siltuma ener\u0123iju no gaisa, \u016bdens vai augsnes, paaugstinot temperat\u016bru p\u0101rneses laik\u0101 l\u012bdz vajadz\u012bgajai temperat\u016brai dzes\u0113\u0161anas \u0161\u0137idruma saspie\u0161anas (saspie\u0161anas) d\u0113\u013c. Ir divi galvenie siltums\u016bk\u0146u veidi – kompresija un sorbcija.
\nNeskatoties uz mulsino\u0161o nosaukumu, kompresijas siltums\u016bk\u0146i ir nevis apkure, bet gan dzes\u0113\u0161anas ier\u012bces, jo tie darbojas p\u0113c t\u0101da pa\u0161a principa k\u0101 jebkur\u0161 ledusskapis vai gaisa kondicionieris. At\u0161\u0137ir\u012bba starp siltums\u016bkni un mums labi zin\u0101m\u0101m sald\u0113\u0161anas iek\u0101rt\u0101m ir t\u0101da, ka t\u0101 darb\u012bbai parasti ir nepiecie\u0161amas divas \u0137\u0113des – iek\u0161\u0113j\u0101, kur\u0101 cirkul\u0113 dzes\u0113t\u0101js, un \u0101r\u0113j\u0101, ar dzes\u0113\u0161anas \u0161\u0137idruma apriti.<\/p>\n
\u0160\u012bs ier\u012bces darb\u012bbas laik\u0101 dzes\u0113t\u0101js iek\u0161\u0113j\u0101 kont\u016br\u0101 iziet \u0161\u0101dus posmus:<\/strong><\/p>\n T\u0101d\u0113j\u0101di siltums\u016bk\u0146a iek\u0161\u0113j\u0101 strukt\u016bra sast\u0101v no kapil\u0101ra (izple\u0161an\u0101s v\u0101rsta), iztvaic\u0113t\u0101ja, kompresora un kondensatora. Kompresora darb\u012bbu kontrol\u0113 elektronisks termostats, kas p\u0101rtrauc kompresora str\u0101vas padevi un t\u0101d\u0113j\u0101di p\u0101rtrauc siltuma \u0123ener\u0113\u0161anas procesu, kad m\u0101j\u0101 tiek sasniegta iestat\u012bt\u0101 gaisa temperat\u016bra. Kad temperat\u016bra nokr\u012btas zem noteikta l\u012bme\u0146a, termostats autom\u0101tiski iesl\u0113dz kompresoru.\n
\nizejot caur izple\u0161an\u0101s v\u0101rstu (kapil\u0101ru) – tas atrodas siltums\u016bk\u0146a iek\u0161\u0113j\u0101 kont\u016br\u0101, sekojot siltummainim – dzes\u0113t\u0101j\u0101 samazin\u0101s atliku\u0161ais spiediens, p\u0113c kura tas non\u0101k iztvaic\u0113t\u0101j\u0101. No \u0161\u012b br\u012b\u017ea darba cikls tiek atk\u0101rtots v\u0113lreiz.<\/li>\n<\/ul>\n
\nFreoni R-134a vai R-600a cirkul\u0113 k\u0101 dzes\u0113t\u0101js siltums\u016bk\u0146a iek\u0161\u0113j\u0101 kont\u016br\u0101 – pirmais ir balst\u012bts uz tetrafluoret\u0101nu, otrais – uz izobut\u0101nu. Abi \u0161ie dzes\u0113t\u0101ji ir dro\u0161i Zemes ozona sl\u0101nim un ir videi draudz\u012bgi. Kompresijas siltums\u016bk\u0146us var vad\u012bt ar elektromotoru vai iek\u0161dedzes motoru.
\nSorbcijas siltums\u016bk\u0146os tiek izmantota absorbcija – fizik\u0101li \u0137\u012bmiskais process, kura laik\u0101 g\u0101zes vai \u0161\u0137idruma tilpums palielin\u0101s cita \u0161\u0137idruma ietekm\u0113 temperat\u016bras un spiediena ietekm\u0113.<\/p>\n