В Гонконге придуман кондиционер, охлаждающий помещение на 10 градусов за 15 минут

Фото из открытых источников

Учеными из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) создан первый в мире эластокалорический охлаждающий прибор мощностью в киловатт. Он способен охлаждать помещение до 21-22°C всего за 15 минут, при температуре за окном 30-31°C.

Как сообщает сайт interestingengineering.com, разработка поможет существенно снизить энергопотребление, что весьма важно, т.к. на кондиционирование воздуха сегодня используется 20% мировой электроэнергии.

Большинство коммерческих кондиционеров работают на системах сжатия пара, выделяя немалые объёмы парниковых газов. Экологичной альтернативой считается твердотельное охлаждение с примененим эластокалорического эффекта сплавов, обладающих памятью формы (SMA).

Эластокалорическим эффектом называют это явление, при котором материал изменяет свою температуру в условиях механической деформации, в частности, при сжатии либо растяжении. Подобные алгоритмы могут быть энергоэффективными и экологичными. Но предыдущие разработки показывали лишь 260 Вт охлаждения. Этого мало для коммерческого применения, где нужна мощность в киловаттах.

Для решения проблемы пришлось обойти два ключевых препятствия. Для начала, провести балансировку охлаждающей способности никель-титанового хладагента с общей массой, т.к. при простом росте массы снижалась продуктивность. Во-вторых, при высоких рабочих частотах ограничивался теплообмен, что замедляло процессы удаления тепла.

Исследователям удалось создать систему, обеспечивающую большую мощность при высоких скоростях охлаждения. 10 эластокалорических охлаждающих блоков были последовательно соединены вдоль направления приложения силы. Другое новшество — использование тонкостенных трубок из никель-титанового сплава, обладающего высоким отношением площади поверхности к объему. Так улучшили теплообмен.

Дистиллированная вода была заменена на графеновую наножидкость. Даже при плотности 2 г/л она может проводить тепло на 50% эффективнее. Риск закупорки был сведён к минимум при использовании наночастиц диаметром 0,8 микрометра, что много меньше, чем ширина каналов (150–500 микрометров). Метод рентгеновской томографии показал, что трубки при сжатии деформируются равномерно.

При тестировании в доме объемом 2,7 м³ устройство дало охлаждение мощностью 1284 Вт. При охлаждающей способности 12,3 Вт/г, что примерно втрое больше в сравнении с любыми жидкостными эластокалорическими устройствами. Стабилизации температуры в помещении удалось достигать на уровне 21-22°C за 15 минут, при наружной температуре 30-31°C. Впервые в мире подобная технология достигла киловаттной мощности.

Предложенное решение поможет снизить счета за электроэнергию. Учёные работают над созданием более компактных устройств.