Солнечное отопление без солнца: удивительное изобретение ученых из России и Китая
Как сделать так, чтобы солнце отапливало наши дома не только днем, но и ночью? Ученые из Уральского федерального университета и Сычуаньского сельскохозяйственного университета (Китай) нашли решение этой задачи. Они разработали, изготовили и успешно испытали новый солнечный воздушный коллектор — устройство, которое превосходит мировые аналоги по эффективности накопления и отдачи тепла, теплопроводности и экономичности.
Солнечный воздушный коллектор — прибор, который использует воздух в качестве теплоносителя и солнечное излучение в качестве источника тепла. Такой коллектор состоит из полого короба, одна из стенок которого закрыта стеклом. Внутри короба установлены трубки, по которым циркулирует воздух. Солнечные лучи проникают через стекло и нагревают трубки и воздух внутри них. Затем горячий воздух поступает в помещение через специальные отверстия или вентиляционную систему. Таким образом, солнечный воздушный коллектор может отапливать дом или другое здание без использования дополнительных источников энергии.
Однако у таких коллекторов есть один существенный недостаток — они работают только при наличии солнечного света. Как же обеспечить отопление в ночное время или в пасмурную погоду? Для этого необходимо иметь способ накопления тепла в течение дня и его выделения в течение ночи. Именно такой способ предложили российские и китайские ученые, которые создали новый тип солнечного воздушного коллектора на основе композитного аккумулятора тепла.
Композитный аккумулятор тепла — материал, который состоит из двух компонентов: материала с фазовым переходом (МФП) и медной пены. МФП — вещество, которое при определенной температуре меняет свое агрегатное состояние (например, твердое на жидкое или наоборот). При этом происходит выделение или поглощение большого количества тепла. Медная пена — пористый материал, который обладает высокой теплопроводностью и большой площадью поверхности. Она служит для усиления теплообмена между МФП и окружающей средой.
Композитный аккумулятор тепла изготавливается путем сплавления МФП и медной пены. Полученный материал ученые поместили внутрь конструкции солнечного воздушного коллектора, где он плотно контактирует с трубками, по которым циркулирует воздух. Когда солнечные лучи нагревают коллектор, МФП переходит из твердого состояния в жидкое, поглощая тепло. Медная пена увеличивает скорость и объем этого процесса, так как она усиливает теплопроводность и теплоотдачу между МФП и воздухом. Таким образом, в течение дня композитный аккумулятор тепла накапливает в себе невероятно большое, в стравнении с традиционными конструкциями количество энергии.
Когда солнце заходит за горизонт, происходит обратный процесс. МФП постепенно переходит из жидкого состояния в твердое, выделяя тепло. Медная пена снова способствует усилению теплообмена между МФП и воздухом. Таким образом, в течение ночи композитный аккумулятор тепла отдает свою энергию в помещение, поддерживая комфортную температуру.
На территории Китая при температурах от минус 15 до плюс 5 градусов Цельсия российские и китайские ученые испытали новый солнечный воздушный коллектор. Они сделали сравнение с коллектором без медной пены и выявили ряд преимуществ нового устройства.
Например, новый коллектор имел более высокую теплопроводность — в два раза больше, чем у старого. Таким образом он эффективнее передавал тепло от солнца к воздуху. К тому же, новый коллектор быстрее входил в режим накопления тепла — на 30 минут раньше, чем старый. Это значит, что он оптимальнее использовал солнечную энергию. Еще одно достоинство нового коллектора — он накапливал больше тепла, чем старый. Наконец, новый коллектор нагревал воздух до более высокой температуры.
Все эти показатели свидетельствуют об улучшении теплоаккумулирующей и теплоотдающей способности нового коллектора. Это позволяет ему отапливать помещение не только днем, но и ночью, а также экономить энергию и деньги. Кроме того, прибор обеспечивает более равномерное распределение тепла в помещении и меньший диапазон колебаний температуры, что повышает комфорт проживания.
Солнечный воздушный коллектор — прибор, который использует воздух в качестве теплоносителя и солнечное излучение в качестве источника тепла. Такой коллектор состоит из полого короба, одна из стенок которого закрыта стеклом. Внутри короба установлены трубки, по которым циркулирует воздух. Солнечные лучи проникают через стекло и нагревают трубки и воздух внутри них. Затем горячий воздух поступает в помещение через специальные отверстия или вентиляционную систему. Таким образом, солнечный воздушный коллектор может отапливать дом или другое здание без использования дополнительных источников энергии.
Однако у таких коллекторов есть один существенный недостаток — они работают только при наличии солнечного света. Как же обеспечить отопление в ночное время или в пасмурную погоду? Для этого необходимо иметь способ накопления тепла в течение дня и его выделения в течение ночи. Именно такой способ предложили российские и китайские ученые, которые создали новый тип солнечного воздушного коллектора на основе композитного аккумулятора тепла.
Композитный аккумулятор тепла — материал, который состоит из двух компонентов: материала с фазовым переходом (МФП) и медной пены. МФП — вещество, которое при определенной температуре меняет свое агрегатное состояние (например, твердое на жидкое или наоборот). При этом происходит выделение или поглощение большого количества тепла. Медная пена — пористый материал, который обладает высокой теплопроводностью и большой площадью поверхности. Она служит для усиления теплообмена между МФП и окружающей средой.
Композитный аккумулятор тепла изготавливается путем сплавления МФП и медной пены. Полученный материал ученые поместили внутрь конструкции солнечного воздушного коллектора, где он плотно контактирует с трубками, по которым циркулирует воздух. Когда солнечные лучи нагревают коллектор, МФП переходит из твердого состояния в жидкое, поглощая тепло. Медная пена увеличивает скорость и объем этого процесса, так как она усиливает теплопроводность и теплоотдачу между МФП и воздухом. Таким образом, в течение дня композитный аккумулятор тепла накапливает в себе невероятно большое, в стравнении с традиционными конструкциями количество энергии.
Когда солнце заходит за горизонт, происходит обратный процесс. МФП постепенно переходит из жидкого состояния в твердое, выделяя тепло. Медная пена снова способствует усилению теплообмена между МФП и воздухом. Таким образом, в течение ночи композитный аккумулятор тепла отдает свою энергию в помещение, поддерживая комфортную температуру.
На территории Китая при температурах от минус 15 до плюс 5 градусов Цельсия российские и китайские ученые испытали новый солнечный воздушный коллектор. Они сделали сравнение с коллектором без медной пены и выявили ряд преимуществ нового устройства.
Например, новый коллектор имел более высокую теплопроводность — в два раза больше, чем у старого. Таким образом он эффективнее передавал тепло от солнца к воздуху. К тому же, новый коллектор быстрее входил в режим накопления тепла — на 30 минут раньше, чем старый. Это значит, что он оптимальнее использовал солнечную энергию. Еще одно достоинство нового коллектора — он накапливал больше тепла, чем старый. Наконец, новый коллектор нагревал воздух до более высокой температуры.
Все эти показатели свидетельствуют об улучшении теплоаккумулирующей и теплоотдающей способности нового коллектора. Это позволяет ему отапливать помещение не только днем, но и ночью, а также экономить энергию и деньги. Кроме того, прибор обеспечивает более равномерное распределение тепла в помещении и меньший диапазон колебаний температуры, что повышает комфорт проживания.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...