28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Ради планеты, технология охлаждения нуждается в обновлении

охлаждение

 

По данным Управления энергетической информации США, почти четверть общего потребления электроэнергии в США идет на охлаждение в той или иной форме. По оценкам Программы ООН по окружающей среде, в глобальном масштабе число работающих холодильных установок к 2050 году увеличится более чем в два раза. Современные парокомпрессионные системы передают тепло по замкнутому циклу путем сжатия, конденсации, расширения и испарения хладагента.

В зависимости от конфигурации и режима работы системы сжатия пара могут обеспечивать охлаждение помещения и / или обогрев помещения для поддержания комфортной среды внутри зданий. И хотя сжатие пара является очень зрелой и относительно недорогой в производстве технологией, оно почти достигло теоретического предела потенциальной энергоэффективности. Нам нужны новые системы, которые улучшат энергоэффективность охлаждения.

По этим причинам группа ученых и инженеров в лаборатории Эймса, Министерства энергетики США, вдохновлена ​​идеей, что охлаждение можно радикально улучшить, сделать дешевле, чище и энергоэффективнее, отказавшись от сжатия пара ради чего-то совершенно нового – твердотельной калорической системы. Твердотельные калорические системы полагаются на обратимые тепловые явления, чтобы обеспечить охлаждение и нагрев при изменении магнитного, электрического или поля напряжения, например магнитокалорического, электрокалорического и эластокалорического соответственно.

Идея о том, что калорические системы могут быть использованы в качестве замены традиционной холодильной техники, на самом деле не является чем-то новым. За последние 20 лет материаловеды вели поиски соединений, которые могут генерировать сильные охлаждающие эффекты при циклическом воздействии. Дальнейшее повышение эффективности также может быть достигнуто путем объединения нескольких из этих явлений, чего не может предложить сжатие пара.

«Это все равно, что заменить лампу накаливания на светодиодную лампу. Эта новая технология может оказать аналогичное воздействие, но более эффективным и устойчивым способом», – сказали руководитель проекта и ученый лаборатории Эймса, Виталий Печарский и заслуженный профессор материаловедения и инженерии Университета штата Айова, Ансон Марстон. «Мы с нетерпением ожидаем такого же изменения в холодильной и тепловой промышленности». И хотя существует много многообещающих материалов и систем, вплоть до того, что в последние годы на промышленных выставках были представлены прототипы, стоимость остается серьезным препятствием для широкого распространения среди производителей и потребителей.

Лаборатория Эймса долгое время занималась исследованием калорических материалов, начиная с открытия гигантского магнитокалорического эффекта в 1997 году, и текущие исследования позволили им получить пять патентов только за открытие материалов.

Теперь они обращают свое внимание на разработку материалов и систем.

Целью исследований является снижение затрат на калорические системы за счет увеличения плотности мощности магнитокалорических и эластокалорических систем. В магнитокалорических системах возможность управлять повышенным эффектом охлаждения в меньшем магнитном поле является ключом к контролю затрат. В эластокалорических системах уменьшение поля напряжений до меньших значений снижает как размер, так и стоимость привода (-ов) и продлевает срок службы активного материала. Кроме того, сказал Печарский, контроль потерь энергии в системе с помощью интеллектуального инжиниринга будет иметь жизненно важное значение.

«Мы знаем, что это выполнимо. Это было продемонстрировано много раз. Но мы знаем, что реальным препятствием для выхода на рынок, является доступность, и именно это мы решаем в наших текущих работах», – сказал Печарский.

 

https://econet.ru/articles/radi-planety-tehnologiya-ohlazhdeniya-nuzhdaetsya-v-obnovlenii


27.11.2019