Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Энергия из земли: белорусские инженеры разработали грунтовый аккумулятор тепла
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.
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.

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

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.

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.

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.

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.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.
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.
Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
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.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии