Ajalugu
Sajandeid on inimesed teadnud, et vee aurustumisega kaasneb jahutusefekt. Inimesed tundsid, et see keha osa, mis on märjaks saanud ja hakkab õhu käes kuivama, tundub külmana. On teada, et Egiptuses jahutati aurustumisega veeanumaid teisest sajandist, kirjanduses on andmeid, et muistses Indias rakendati aurustumist jää tegemiseks. [1]
Robert Boyle (25.
jaanuar 1627 – 30. detsember 1691, foto nr.1, Robert Boyle), oli iiri füüsik ja keemik, keemia kui
katselise teaduse rajajaid. Uuris gaaside paisumist ja tegi kindlaks, et vesi
aurustub vaakumis.
Foto nr. 1. Robert Boyle (Wikipedia)
1834.a. valmistas
Jacob Perkins (ameeriklane, kes töötas Inglismaal) etüüleetri baasil maailma
esimese pidevalt töötava külmutusseadme (vt. Foto nr.2.Esimene külmutusseade ja Joonis nr.1.Jacob Perkins külmutusseade). See masin on prototüübiks tänapäeva kompressorkülmutusseadmetele, seal
olid kasutusel kõik põhielemendid: aurusti, kondensaator, kompressori
ülesandeid täitev pump ja drossel. Kogu tööprotsess toimus aga külmutusagensina
kasutatud etüüleetri füüsikalistest omadustes lähtuvalt atmosfäärist madalamal
töörõhul.
Foto nr.2. Esimene külmutusseade [2]
Joonis nr. 1 Jacob Perkins külmutusseade [3]
Esimese
soojuspumba skeemi koostas 1852. aastal William Thomson, tuntud kui Lord
Kelvin (vt.foto nr.3 Lord Kelvin).
Foto nr 3. Lord Kelvin [4]
Esimine süsinikdioksiidil
külmutusaine (CO2) tuli esmakordselt kasutusele 1866. aastal. 1873. a.
ehitas Karl fon Linde (vt. foto nr.4.Karl fon Linde) Saksamaal Münhenis
esimese kompressoril töötava jahutusseadme, milles külmutusagensina kasutati ammooniumhüdroksiidi.
Foto nr.4. Karl fon Linde [5]
1912. a. väljastati
Šveitsis esimene soojuspumba patent. 1926. a hakkas rühm teadlasi, eesotsas
Thomas Midgley (vt. foto nr.5 Thomas Midgley), asendama külmutusagensina kasutusel olevat ammoniaaki (mis on
toksiline ja süttiv aine). Avastati gaas nimega CFC ehk klorofluorosüsivesinik
ehk freoon (CFC R12), see oli mürgitu, tuleohutu, mittekorrodeeruv ning tõstis
soojuspumba efektiivsust. Kuid Midgley ei teadnud, et selle gaasi
kasutuselevõtmisega tekitas ta loodusele ulatuslikku kahju (osooniaugud).
Foto nr.5 Thomas Midgley [6]
Esimest korda
katsetati soojuspumpa 1930. aastal Inglismaal, ärihoone kütmiseks välisõhu
arvelt, kui madala potensiaaliga soojusallikana. Külmutusagensina kasutati
freooni (R12), ning seda kasutati kuni XX.saj. lõpuni. 1952. aastal
ilmusid USAs turule kompaktsed tehases kokkumonteeritud soojuspumbad. Sel
aastal valmistati neid 1000 tükki. 1963. a valmistati juba 76 000 soojuspumpa.
1952. a alustati väikeste (soojusvõimsusega 2-5 kW) soojuspumpade massilist
tootmist ka Jaapanis. 1985. a oli Jaapanis kasutusel juba ca 8 miljonit
soojuspumpa. Soojuspumpade
kasutamine ja areng on tihedalt seotud energiahinna kõikumistega maailmaturul.
Esimene aktiivsem kasutusperiood algas 1970ndatel. Seitsmekümnentate keskel
tõusis küsimusena aktuaalseks osoonikihi hõrenemine ning CFC-ühendid selle võimaliku põhjustajana. 1990ndate
keskel algas maailmas soojuspumpade uus võidukäik. Tulid kasutusele
keskkonnasõbralikumad soojuskandjad ja kui soojuspumpade tõhusaks automaatreguleerimiseks
hakati rakendama töökindlaid, optimaalset talitlust tagavaid ning kergesti
häälestatavaid mikroprotsessorsüsteeme, muutusid soojuspumbad majanduslikult
soodsateks elamute põhi- või lisaküttevahenditeks.Tänapäeval
kasutatakse soojuspumpasid laialdaselt USAs ja Jaapanis. Euroopa riikidest on soojuspumbad
kasutusel Prantsusmaa ja Rootsi (mitusada tuhat) kõrval ka Saksamaal (350 000
soojuspumpa).