• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24 апреля, 10:46
Unitsky String Technologies Inc.
15
11 816

Энергия из земли: белорусские инженеры разработали грунтовый аккумулятор тепла

❋ 4.5

Тренд на энергоэффективность охватывает все сферы — от строительства до техники. Особенно перспективным направлением становятся технологии накопления тепла, среди которых – грунтовые аккумуляторы. Белорусские инженеры создали лабораторный образец и математическую модель. Исследование открывает путь к масштабированию технологии и ее интеграции в транспортно-инфраструктурные комплексы uST, разработкой которых занимается международная инжиниринговая компания Unitsky String Technologies Inc.

Юнимобили в ЭкоТехноПарке в Марьиной Горке (Беларусь) / © Unitsky String Technologies Inc.

Как интегрировать в комплексы uST?

Принцип работы грунтового аккумулятора основан на способности земли накапливать и сохранять тепловую энергию. В почву или резервуар закладываются трубы, по которым циркулирует вода или антифриз. При избытке тепла накопитель сохраняет его, а когда возникает потребность в обогреве, отдает.

Технология uST представляет собой перспективную платформу для внедрения такого решения. Конструктивные особенности дают возможность интегрировать вертикальные теплообменники грунтовых аккумуляторов прямо в опорные элементы или в транспортно-инфраструктурные объекты.

Такие характеристики комплексов, как модульность, долговечность и высокая нагрузочная способность, делают их идеальными для интеграции грунтовых накопителей. Например, в теплое время года накопитель принимает энергию, а в холодное – отдает. При необходимости ее можно использовать для отопления станций, технических помещений или близлежащих объектов инфраструктуры.

Кроме того, грунтовые накопители можно использовать для предварительного подогрева аккумуляторных батарей подвижного состава, что увеличит эффективную емкость последних на 15–20% при отрицательных температурах окружающей среды. Все это поможет сократить углеродный след транспорта и снизить эксплуатационные расходы.

Конструкция экспериментального аккумулятора


Общий вид аккумулятора: 1 – тепловая изоляция; 2 – циркуляционный насос; 3 – стойка сварная; 4 – насос перистальтический; 5 – система управления; 6 – U-образная труба; 7 – емкость для песка; 8 – поддон; 9 – крепления; 10 – бойлер; 11 – бачок расширительный / © Unitsky String Technologies Inc.

В основе опытной установки белорусских разработчиков – цилиндрическая емкость объемом 180 литров, заполненная песком. Для минимизации тепловых потерь контейнер оборудован многослойной изоляцией. Боковые стенки защищены слоем пенофола, а торцы утеплены пенопластом.

Общий вид экспериментальной установки / © Unitsky String Technologies Inc.

Теплообмен в агрегате организован через U-образную трубку, расположенную вдоль вертикальной оси накопителя. Нагрев происходит от электрического бойлера через два независимых контура циркуляции.

Линейки термодатчиков пяти уровней / © Unitsky String Technologies Inc.

Разработчики уделили особое внимание системе мониторинга. По всему объему аккумулятора разместили сеть из 50 температурных датчиков – расположили их на пяти уровнях на разном расстоянии от нагревательного элемента. Такая плотная сетка измерений позволила получить детальную картину распределения теплового поля.

Размещение термодатчиков на пятом уровне / © Unitsky String Technologies Inc.

От чего зависит КПД?

Экспериментальная программа включала нагрев аккумулятора водой с температурой +42 °С. Это значение было выбрано из-за близости к показателю, который можно получить в условиях эксплуатации без дополнительных устройств нагрева. Белорусские инженеры провели исследование различных режимов охлаждения, включая принудительное и естественное, и дополнительно проанализировали теплопотери при температурных градиентах в диапазоне от +27 до +42 °С.

Лабораторное исследование выявило ключевые факторы, от которых зависит КПД тепловых аккумуляторов. Среди них:

· теплофизические свойства материала аккумулятора;

· геометрические параметры (соотношение объема и площади поверхности);

· качество тепловой изоляции;

· характеристики потоков теплоносителя;

· продолжительность циклов зарядки и разрядки;

· время хранения тепловой энергии;

· конструкция нагревательных элементов.

Серия экспериментов позволила установить, что на КПД аккумулятора также влияет уровень залегания грунтовых вод. А это значит, что в условиях реальной эксплуатации для сохранения высокой эффективности сваи не должны доходить до них.

Расчетная сетка модели в разрезе: слева — общий вид, справа — приближенный вид (теплоноситель на входе) / © Unitsky String Technologies Inc.

В ходе исследования инженеры создали и верифицировали математическую модель установки. Это упрощает дальнейшие исследования: для экономии ресурсов физические эксперименты можно заменить численными. Модель грунтового накопителя даст возможность рассчитывать оптимальный объем аккумуляторов для конкретного проекта и оптимизировать расположение теплообменных поверхностей.

Распределение температур на поверхности аккумулятора (съемка с применением тепловизора) / © Unitsky String Technologies Inc.

Грунтовые аккумуляторы тепла способны коренным образом изменить энергопотребление. Их интеграция с транспортно-инфраструктурными комплексами uST открывает новые возможности для создания экологичной и энергоэффективной логистической инфраструктуры. Симбиоз технологий снижает эксплуатационные расходы, уменьшает углеродный след, а также способствует устойчивому развитию сферы перевозок.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
18 июля, 12:44
ПНИПУ

Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.

17 июля, 18:11
Юлия Тарасова

Новое исследование показало, что реакция псов на объекты и звуки с ТВ-экранов варьируется в зависимости от характера и психологических особенностей питомцев. По мнению специалистов, знание этих деталей может пригодиться при разработке коррекционных программ для собак с проблемным поведением.

17 июля, 08:40
Игорь Байдов

Используя образцы, собранные миссией «Чанъэ-5», китайские ученые нашли способ извлекать воду из лунного грунта и перерабатывать выдыхаемый астронавтами углекислый газ. Это делается за счет небольшого устройства, работающего на солнечной энергии. Авторы нового исследования уверены: в будущем их прибор сможет обеспечить лунные поселения водой, кислородом и топливом.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

18 июля, 12:44
ПНИПУ

Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.

15 июля, 12:45
ПНИПУ

В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

[miniorange_social_login]

Комментарии

15 Комментариев
Какой кпд? Какие капиталовложения на 1КВт? Через сколькко окупиться?
-
2
+
Заезженная тема уже. Для нашей полосы вообще не катит. Смета на данный объект на конец 2020-го года составила 6,5 млн.р. Но технологии не стоят на месте, возможно в недалеком будущем появятся более доступные решения. Вот например подцепить к данному оборудованию целый поселок. https://89508028706.ru/blog/geothermal_energy_for_heating_houses/ https://89508028706.ru/blog/geothermal_energy_for_heating_houses_the_grafical_part/
Georgy Martynov
29.04.2025
-
-2
+
Круто что заранее продумывают такие детали, это намного проще реализовать на этапе проектирования путей, чем потом думать где и как разместить аккумуляторы тепла
Platon Ilyin
28.04.2025
-
0
+
Оптимизации энергозатрат должна стоять во главе создания каждого электротранспорта, ведь оснвной вред экологии наносит именно безраздумная трата электричества. Правильно делают что ищут пути для оптимизации
Спасибо, поржал. Статья чтобы засветить белорусов, надеюсь? Вы же не на полном серьёзе рассказываете о том как кто-то нагревает песок, обёрнутый в пенопласт и пенополиэтилен?
Vladislav Fomenko
26.04.2025
-
-3
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно