Известно, что при замерзании воды и таянии льда происходят процессы выделения и поглощения определенного количества тепла. Поэтому аккумулированная солнечная энергия при таянии льда может использоваться для поддержания необходимого уровня температуры в зимнее и летнее время. Этим свойством воды воспользовались сотрудники Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (Якутск). Они разработали и запатентовали устройство для стабилизации температуры в закрытых помещениях, испытания которого показали высокую эффективность. 

«Существуют различные вещества, во время кристаллизации которых при определенной постоянной температуре выделяется значительное количество так называемой скрытой теплоты фазовых переходов. Одним из таких веществ является вода, которую можно использовать как накопитель тепловой солнечной энергии. В основе устройства лежит достаточно простой для понимания принцип — в летнее время лед в аккумуляторах тает за счет тепла солнечной энергии, в холодное время года выделяемое при замерзании воды тепло обогревает помещение до околонулевых отрицательных температур. В качестве теплоаккумулирующего материала (ТАМ) можно использовать хлорид кальция (CaCl2·6H2O) и сульфат натрия (глауберова соль). Применение этих ТАМ требует соблюдения мер безопасности», — рассказывает главный научный сотрудник лаборатории инженерной геокриологии ИМЗ СО РАН доктор технических наук Георгий Петрович Кузьмин. ​
 
Экспериментальный гараж для отрабатывания технологии 
   Экспериментальный гараж для отрабатывания технологии
 
Исследователи начали свою работу с изучения климатических условий Якутска, необходимых для расчета потерь тепла из помещения в холодное время года. Ученые установили, что низкие зимние температуры воздуха в течение длительного времени приводят к большим потерям тепла из помещений. В летнее же время суммарный приток тепла ограничен из-за невысоких температур воздуха и относительно небольшой продолжительности теплого периода. Специалисты возвели опытное помещение из специально подобранных материалов, представляющее собой стояночный гараж. Внутри него вдоль стен установили водяные аккумуляторы солнечной энергии — металлические резервуары с водой, изготовленные из листовой стали. При кристаллизации воды объем полученного льда становится больше, поэтому для уменьшения давления на стенки емкостей их сделали наклонными. 

«Испытания опытного объекта проводились в два цикла зарядки и разрядки водяных аккумуляторов в течение двух лет. Потери тепла из опытного гаража в зимнее время включают теплопередачу через стены и перекрытия в атмосферу, через пол в грунты основания, отток тепла через открывающиеся ворота для выезда и въезда автомобиля, затраты тепла на нагрев охлажденного транспорта. В процессе испытания объекта мы наблюдали за температурой наружного воздуха, воздуха в гараже и температурой грунтов его основания. В 2019—2020 годы в зимнее время температура воздуха в гараже понизилась до минус 3,5 °С, а температура наружного воздуха понижалась до минус 45 °С. В летнее время за счет тепла, поступающего в помещение, лед в емкостях растаял. Проведенные испытания показали техническую возможность эффективного использования накопленной в воде тепловой солнечной энергии для отопления некоторых видов помещений в суровых климатических условиях», — комментирует Георгий Кузьмин. 
 
Полученные из наблюдений данные легли в основу разрабатываемой учеными методики теплотехнического расчета закрытых помещений, оборудованных системой солнечного отопления. Кроме того, водяные аккумуляторы обладают большими размерами и занимают значительную часть площади помещения, поэтому предполагается их размещение на всю высоту стен, либо в подпольных этажах. Также планируется изменить требования к материалу, формам и размерам аккумулирующих резервуаров. 

«Разрабатываемый нами способ имеет множество достоинств — отопление помещений происходит без затрат товарной энергии, то есть он экономически эффективен. Простота устройства и эксплуатации оборудования позволяет использовать технологию не только крупным предприятиям, но и мелким фирмам и частным владельцам. А главное — подобное отопление абсолютно экологически безопасно для окружающей среды. Его можно использовать для поддержания температуры в ледовых катках, стояночных гаражах, ангарах, прогулочных и спортивных помещениях при детских учреждениях, круглогодичных и сезонных хранилищах некоторых видов овощей, хранилищах ряда веществ и материалов. Нами получено два патента РФ на устройство для стабилизации температуры в закрытых помещениях. Мы надеемся, что дальнейшая работа позволит внедрить разработку на большей части территории страны», — говорит Георгий Кузьмин.
 
Автор: Андрей Фурцев.
 
Фото предоставлено исследователем. 

Источник: www.sbras.info

Источники

Природные тепловые ресурсы для отопления помещений
Наука в Сибири (sbras.info), 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
Красная Армия (topnewsrussia.ru), 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
Российская газета. ДФО (rg.ru), 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
СахаТаймс (sakhatimes.ru), 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
News.Ykt.Ru, 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
Inregiontoday.ru, 20/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
ИА Якутское - Саха, 20/05/2021
Якутские ученые сделали невозможное: Льдом можно греться
Лента новостей Якутска (yakutsk-news.net), 21/05/2021
Якутские ученые приспособили лед для отопления помещений
SakhaTime (sakhatime.ru), 21/05/2021
Якутские ученые сделали невозможное: Льдом можно греться
Yakutiamedia.ru, 21/05/2021
Ученые-мерзлотоведы из Якутии научились получать тепло из воды и льда
ЧС Инфо (4s-info.ru), 24/05/2021
Якутские ученые придумали устройство для отопления с помощью льда
Голоса городов (golosagorodov.info), 28/05/2021
Якутские ученые придумали устройство для отопления с помощью льда
Все для стройки (vsedlyastroiki.ru), 31/05/2021

Похожие новости

  • 14/12/2018

    Почти «марсианская» технология

    ​Мы продолжаем следить за работой наших ученых по ликвидации органических стоков, попадающих в воды озера Байкал. Напоминаем, что данная работа осуществляется в рамках государственной программы, и активное участие в ней принимают новосибирские ученые-энтузиасты, инициаторы проекта «Экодом».
    1537
  • 31/05/2021

    Ученые изобрели датчик для прогнозирования катаклизмов природы

    Специальный датчик помогает в режиме онлайн наблюдать за уровнем воды в реках. И прогнозировать развитие наводнений. Это дает людям время принять необходимые меры, а если надо, то эвакуироваться. Также датчик позволяет оперативно проверять надежность ледовых переправ.
    517
  • 29/03/2021

    В рамках проекта «Цифровой Байкал» учёные ИСЗФ СО РАН развернут сеть грозопеленгации

    В рамках реализации проекта по формированию фундаментальных основ, методов и технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки Байкальской природной территории (проекта «Цифровой Байкал») ученые Института солнечно-земной физики СО РАН установят три грозопеленгатора.
    536
  • 30/12/2020

    Обновление приборной базы лаборатории инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН

    В этом году в Институте земной коры СО РАН появился еще один новый прибор. Для лаборатории инженерной геологии и геоэкологии в рамках проекта по обновлению приборной базы учреждений РАН «Наука+» приобрели специальное устройство по определению гранулометрического состава ANALYSETTE 22 NanoTec.
    1164
  • 16/02/2021

    Для исследования атмосферы разработали мобильный лидар

    Ученые из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН создают первый в мире мобильный озоновый лидар для исследований влияния индустриальных выбросов на состав воздуха, наблюдения за вулканической активностью, а также изучения атмосферы Арктики.
    662
  • 16/02/2021

    Большая часть Якутии - в зоне повышенного сейсмориска?

    Ученые Академии наук Республики Саха (Якутия) установили закономерности процессов сейсмотектонической деструкции земной коры в пределах дельты Лены – новейшие структуры этой территории способны продуцировать сейсмические события с магнитудой Mw = 6.
    919
  • 27/08/2021

    Биогумус из опилок поможет лесовосстановлению в Приангарье

    Отходы лесопиления - проблема из проблем. Их много, а сжигать или отправлять на свалку - вредно для экологии. Национальная ассоциация лесопромышленников «Русский лес» из отходов производства изготавливает паллеты и брикеты, часть щепы также отправляется на котельные Усть-Кута.
    857
  • 28/01/2021

    Экспедиция на дно Байкала 12 лет назад сделала открытия мирового уровня

    ​​​​Конец 2020-го и начало нового 2021 года ознаменовались рядом серьезных подземных толчков в Байкальской рифтовой зоне. Формирование нового океана из великого озера продолжается. Но каков же его внутренний подводный мир? Взглядом не ученого, а обычного человека.
    3735
  • 11/08/2020

    Байкал оценят «цифрой»: о создании системы мониторинга экологии озера

    ​​Учёные из Сибири получили грант Министерства науки и высшего образования России в размере 300 млн рублей на создание фундаментальной основы и разработку технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки на Байкале.
    2862
  • 25/02/2020

    Ученые — о ближайшем будущем технологий

    ​Ученые из российских вузов Проекта 5–100 рассказали о том, каких прорывов и открытий в сфере своих научных интересов они ждут в ближайшее десятилетие. Мы отобрали прогнозы о развитии технологий, к которым стоит присмотреться бизнесу.
    3788