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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
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.
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