Чем сильнее мороз, тем жарче в доме: забытая разработка советских физиков, которая экономит до 70% на отоплении

Зимой, когда столбик термометра опускается все ниже, счета за отопление растут. Кажется, это неизбежная плата за тепло и комфорт. Но что, если существует способ, при котором чем сильнее мороз на улице, тем эффективнее работает отопительная система? Звучит как противоречие, однако именно над такой технологией несколько лет назад работали сибирские ученые. Их идея основана на принципе, знакомом многим по старым, бесшумным холодильникам.

Предшественники: наследие советского быта

В основе разработки лежит забытый принцип абсорбционных холодильников, которые когда-то стояли во многих советских квартирах. «Морозко», «Ладога», «Кристалл» — эти бесшумные аппараты без компрессора работали за счет циркуляции аммиака и воды, нагреваемых небольшой электрической спиралью или даже керосиновой горелкой. Их главными плюсами были надежность и долговечность из-за отсутствия движущихся частей, а главным минусом — постоянный расход энергии.

Ученые из Института катализа им. Г.К. Борескова в Новосибирске задались вопросом: а что, если перевернуть этот принцип с ног на голову? Не отнимать тепло из камеры, а наоборот — использовать цикл для его генерации и обогрева помещения? Так появилась концепция установки, условно названная «ТепХол».

Принцип работы: магия адсорбции на службе у тепла

Если в старых холодильниках использовалась абсорбция — поглощение газа жидкостью, то новосибирские исследователи сделали ставку на адсорбцию — поглощение паров специальным твердым веществом, адсорбентом.

Упрощенно процесс можно представить так:

1. В установке находятся два теплообменника, заполненных гранулами адсорбента. В качестве рабочего тела используется метанол.

2. Морозный уличный воздух охлаждает часть системы, понижая давление паров метанола. Это приводит к «высушиванию» адсорбента — метанол как бы «вымораживается» из него.

3. Затем система переключается в другую фазу. Осушенный адсорбент начинает снова поглощать пары метанола. При этом происходит химическая реакция, в ходе которой выделяется значительное тепло — до 40-60°C.

4. Это тепло через теплообменник передается воде в системе отопления дома — теплым полам или радиаторам.

Здесь и кроется главный парадокс: для запуска полезного цикла, выделяющего тепло, системе необходима... холодная среда. Чем сильнее мороз, тем эффективнее проходит «вымораживание» и последующее выделение тепла. В идеале для работы нужна температура ниже -20°C.

Откуда берется энергия? Секрет и ограничения

Закон сохранения энергии не обманешь. Тепло не возникает из ниоткуда. В установке «ТепХол» источником низкопотенциальной энергии, которую система «умножает», является не воздух, а проточная вода — из скважины или nearby водоема. Холодный уличный воздух выступает лишь «спусковым крючком» для фазовых переходов в системе.

Именно в этом заключаются и основные ограничения технологии:

• Необходим постоянный источник воды (река, озеро, две скважины — заборная и сливная).

• Эффективность установки резко падает при температурах около нуля, что делает ее узкоспециализированным решением для регионов с суровыми и долгими зимами.

• В более мягком климате она не сможет конкурировать с обычными или компрессорными тепловыми насосами.

Почему мы до сих пор не отапливаемся морозом?

Разработка новосибирских ученых была анонсирована несколько лет назад и вызвала большой интерес. Однако с тех пор о широком внедрении технологии ничего не слышно. Причины, скорее всего, лежат в экономической плоскости.

Создание эффективных и недорогих адсорбентов, отработка надежных циклов, серийное производство сложных теплообменников — все это требует огромных инвестиций. Пока что классические тепловые насосы с компрессорами, хоть и дороги в покупке, имеют понятный КПД и уже налаженное производство.

Тем не менее, сама идея остается блестящим примером нестандартного инженерного мышления. Она показывает, что в условиях Сибии или Крайнего Севера можно найти особые, «холодные» решения для обогрева. Возможно, когда-нибудь, при изменении экономических условий или в рамках локальных проектов для удаленных поселков, эта «забытая» технология получит второй шанс. Пока же она остается напоминанием о том, что иногда самый действенный способ согреться — это грамотно использовать холод.

Источник: https://dzen.ru/samstroy24

Читайте также:

• Для чего я оставляю лавровый лист на полках и в книгах: гениальный лайфхак для ленивых хозяек
• Что выбрать для потолка - обои, ПВХ или краску? Дизайнер поставил точку
• Плитка в санузле теперь не в почете - вот 10 альтернатив, которые врываются в тренды ремонта