Российские и китайские ученые создали новый солнечный воздушный коллектор, способный стабильно отапливать помещения ночью
Коллектив ученых из Уральского федерального университета и Сычуаньского сельскохозяйственного университета (Китай) разработал, изготовил и успешно испытал солнечный воздушный коллектор. Он значительно превосходит мировые аналоги по параметрам эффективности аккумуляции тепла, теплопроводности, теплоотдачи, экономичности. Новый солнечный воздушный коллектор способен стабильно отапливать помещения не только в дневное, но и ночное время.
Статья о научно-исследовательской и конструкторской работе опубликована в журнале Applied Energy. Новизна коллектора заключается в том, что он разработан на основе композитного аккумулятора тепла, который изготавливается сплавлением материала с фазовым переходом и медной пены.
«У нового коллектора, по сравнению с коллектором без использования медной пены, теплопроводность увеличилась более чем в два раза. Он на полчаса быстрее перешел в режим накопления тепла, период накопления оказался короче, объем накопленного тепла — значительно больше, температура нагрева — выше. Другими словами, улучшилась теплоаккумулирующая способность устройства. Это позволило ему выделять большее количество тепловой энергии в ночное время, то есть повысилась эффективность теплоотдачи. При этом время тепловыделения сократилось на 20 процентов, а снижение температуры воздуха на выходе из коллектора составило до 10 процентов», — комментирует Владимир Алехин, заведующий кафедрой систем автоматизированного проектирования объектов строительства Института строительства и архитектуры УрФУ, руководитель исследований с российской стороны, соавтор статьи.
Благодаря улучшениям распространение тепла в помещении стало равномернее, уменьшился диапазон колебаний температуры в помещении, находиться в нем стало комфортнее. А запас тепла, сохраняющегося в коллекторе, увеличился, поэтому его остывание происходило медленнее. Таким образом, новый коллектор экономичнее своих предшественников.
Новый солнечный воздушный коллектор успешно прошел испытания на территории Китая, при температурах от -15 до +5 градусов. Испытания показали: если предыдущие мировые исследования были сосредоточены на одном-двух факторах эффективности солнечных воздушных коллекторов, то группе российских и китайских ученых удалось улучшить целый комплекс параметров.
Конструкция «классических» солнечных воздушных коллекторов, которые устанавливаются на внешних стенах зданий, включает прозрачные стеклянные крышки, солнечные теплопоглощающие панели, изоляционные слои и металлические оболочки. Солнечные поглотители являются основными компонентами, которые преобразуют световую энергию в тепловую, а затем используют воздушную среду для передачи тепла в помещение.
«Из-за прерывистости солнечной энергии традиционные солнечные воздушные коллекторы не могут обеспечить отопление в ночное время. Наука решает эту проблему, разрабатывая модели солнечных воздушных коллекторов с использованием материалов фазового перехода. Они обеспечивают повышенную скорость и плотность накопления энергии, ее сохранение внутри коллектора и, таким образом, способствуют уменьшению колебаний температуры и повышению теплового комфорта в помещении», — поясняет Владимир Алехин.
Однако у солнечных коллекторов из материалов с фазовым переходом есть свои недостатки: низкая теплопроводность таких материалов снижает эффективность хранения тепла в коллекторе. Это влияет на тепловые характеристики коллекторов и повышает требования к комплексному отоплению для пользователей зданий. Чтобы улучшить теплопроводность, исследователи разных стран сочетают материалы с фазовым переходом и пенометаллы, в частности, пористую и легкую медную пену, которая известна своей высокой теплопроводностью.
Сельская местность отличается низкой плотностью населения и рассредоточенностью жилых строений, поэтому зачастую она непригодна для установки систем центрального отопления. По этой причине сельские жители до сих пор пользуются печами и каминами, древесным углем. Эти традиционные методы обогрева жилья малоэффективны и вызывают серьезное загрязнение окружающей среды. По прогнозам ООН, к 2030 году выбросы углекислого газа из таких зданий достигнут примерно 30 процентов от общемировых.
Поэтому чрезвычайно важны дальнейшие разработки солнечных воздушных коллекторов, которые используют экологически чистую энергию. Основные достоинства таких коллекторов — простота устройства, эксплуатации, высокая эффективность, морозостойкость и надежность.
Telegram 
Дзен 
VK Физтехи разработали стохастический вариант метода Франк—Вульфа для моделирования равновесного распределения транспортных потоков. Особенность нового подхода — использование случайных фрагментов из большого массива данных — ускоряет вычисления, при этом в экспериментах метод показывает качество решения, сопоставимое с классическими алгоритмами.
Исследователи впервые подробно описали молекулярный «якорь», с помощью которого малярийный паразит проникает в клетки крови, и создали белок, блокирующий заражение. Оказалось, структура паразита сложнее и он активно перестраивает мембрану хозяина, чтобы проникнуть внутрь.
Наша планета имеет шансы уцелеть во время превращения Солнца в красного гиганта и избежать полного уничтожения в термоядерном пекле. Финальная судьба Земли определится хрупким балансом между гравитационным притяжением раздувающегося светила и потерей им своей массы, из-за которой хватка звезды ослабнет и позволит планете отодвинуться на более безопасную орбиту.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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