Чем сильнее мороз, тем жарче в доме: забытая разработка советских физиков, которая экономит до 70% на отоплении
Здравый смысл подсказывает, что чем холоднее на улице, тем больше энергии нужно, чтобы обогреть жилище. Но представьте технологию, которая работает с точностью до наоборот. Ее эффективность растет с падением столбика термометра за окном. Эта почти забытая разработка сибирских ученых, основанная на перевернутых принципах старого холодильника, могла бы изменить подход к отоплению в суровых климатических зонах.
Предшественник: советский бесшумный холодильник без компрессора
Чтобы понять суть идеи, нужно вспомнить советские абсорбционные холодильники — «Морозко», «Кристалл», «Спутник». Их особенность была в отсутствии привычного компрессора и движущихся частей. Внутри работала термохимическая машина: раствор аммиака нагревался, пары аммиака конденсировались, а затем, испаряясь в другой части контура, забирали тепло из камеры, создавая холод.
Эти аппараты были невероятно надежны, но имели недостатки: постоянный нагрев требовал много электроэнергии, а аммиак был опасен при утечке. Главное же — принцип использовали исключительно для получения холода. Обратный процесс — генерация тепла — долгое время оставался без внимания.
Инверсия принципа: как сибирские ученые превратили холодильник в отопитель
В 2017 году исследователи из Института катализа имени Борескова в Новосибирске представили концепцию установки «ТепХол». Их озарение заключалось в том, чтобы использовать энергию окружающего морозного воздуха для запуска химической реакции с выделением тепла.
В основе лежит процесс адсорбции — не путать с абсорбцией. Если в старом холодильнике аммиак поглощался жидкостью, то здесь пары метанола «прилипают» к поверхности твердого пористого материала — адсорбенту. При этом выделяется значительное количество тепла — до 60°C, что вполне достаточно для системы отопления.
Ключевой парадокс технологии: чтобы запустить цикл и «зарядить» систему, нужен холод. Морозный воздух охлаждает метанол, понижая его давление, что позволяет «осушить» адсорбент. После этого, когда система переключается в фазу нагрева, метанол активно поглощается сухим материалом, выделяя тепло. Чем сильнее мороз на улице, тем эффективнее проходит «сушка» и последующий разогрев.
Откуда берется тепло и в чем подвох?
Закон сохранения энергии не нарушается. Тепло не возникает из ниоткуда. Установке для работы необходим внешний низкопотенциальный источник тепла. В качестве такого источника ученые предлагали использовать проточную воду — из скважины или рядом расположенного незамерзающего водоема. По сути, «ТепХол» становится бескомпрессорным тепловым насосом «вода-вода», где химическая реакция заменяет собой дорогой и сложный компрессор.
Это накладывает главное ограничение: технология привязана к источнику воды. Она идеальна для домов у рек, озер или с возможностью бурения скважин в регионах с долгими морозными зимами. В мягком климате, где температура редко опускается ниже -10°C, ее эффективность резко падает.
Почему технология не завоевала мир: сильные стороны и непреодолимые барьеры
Потенциальные преимущества, которые сулила разработка:
-
Высокая эффективность в мороз. Пиковая производительность именно тогда, когда потребность в тепле максимальна.
-
Надежность. Отсутствие сложных движущихся частей (компрессоров) сулило долгий срок службы.
-
Экономия электроэнергии. Основной расход энергии — на работу циркуляционных насосов и автоматики, а не на генерацию тепла.
-
Экологичность. В качестве рабочего тела используется метанол, а не потенциально опасные фреоны.
Причины, по которым проект остался в лаборатории:
-
Узкая климатическая ниша. Технология неконкурентоспособна в регионах с умеренными зимами, где обычные тепловые насосы или даже электричество могут быть выгоднее.
-
Высокие начальные затраты. Необходимость бурения скважин или прокладки магистралей к водоему делает стартовые вложения очень большими.
-
Сложность и неизученность. Химические процессы с адсорбентами сложнее в управлении и прогнозировании, чем отработанная механика компрессорных насосов.
-
Молчание результатов. С 2017 года не было публикаций о действующих прототипах в реальных домах, что говорит о технических или экономических трудностях масштабирования.
Вывод: блестящая идея, ищущая свое применение
Разработка сибирских ученых — это не готовый продукт для массового рынка, а блестящий пример «обратного инжиниринга» природных принципов. Она демонстрирует, что эффективное тепло можно получать, умело используя даже самый главный «враг» — зимний холод.
На сегодняшний день технология «ТепХол» остается любопытным экспериментом. Ее будущее может быть связано с очень специфичными локациями — удаленными поселками в Сибири или на Крайнем Севере, где есть доступ к воде, проблемы с доставкой топлива и где мороз — не враг, а главный союзник системы отопления. Это напоминание о том, что порой самые элегантные решения лежат не в создании нового, а в переосмыслении и инверсии хорошо забытого старого.
Источник: https://dzen.ru/samstroy24
Читайте также: