​Ученые из новосибирского Института катализа (ИК) Сибирского отделения (СО) РАН при поддержке Российского научного фонда разработали метод превращения холода в тепло на основе разницы температур воздуха и водоемов в северных регионах. Технология для обогрева помещений с помощью бесплатного тепла запатентована, проводятся испытания. 

Превращение холода в тепло

Как рассказал ТАСС заведующий лабораторией энергоаккумулирующих процессов и материалов ИК СО РАН Юрий Аристов, в рамках проекта "ТепХол", поддержанного местной приборостроительной компанией "Унискан" и Российским научным фондом, был создан метод преобразования холода в тепло на основе разницы двух природных термостатов — воздуха и незамерзающего водоема. Ученые предложили использовать в качестве утеплителя при строительстве жилых домов обычный активированный уголь, который выделяет тепло при резком охлаждении и поглощении паров из незамерзающих водоемов.

"Цикл нашего проекта состоит из двух стадий: сначала адсорбент высушивают. В обычных циклах применяются высокие температуры — до 100 градусов, но мы, наоборот, помещаем его в среду с очень низким давлением паров при низкой температуре, и он сохнет, как белье на морозе. Затем адсорбент поглощает пары, например аммиака, при этом выделяется большое количество тепла с температурой 40–50 градусов, и его можно использовать для обогрева помещения. Цикл основан на поглощении и выделении бесплатного неограниченного тепла из водоема", — пояснил Аристов.

Потенциальные кандидаты на роль таких адсорбентов — активированные угли с большой поверхностью и объемом микропор и композитные сорбенты, содержащие соль в пористой матрице.

По словам ученого, аналогов технологии не существует, и ее уже удалось запатентовать. Специалисты получили обнадеживающие результаты работы прототипного преобразователя и продолжают совершенствовать технологию, которая предназначена специально для Севера. "Наш метод применим только для регионов с холодным климатом — чем холоднее, тем выше температура полезного тепла, получаемого при адсорбции. Эти регионы — вся Сибирь и Дальний Восток, российская Арктика, север Европы, Канады, США и так далее", — отметил Аристов.

Популярный пенополистирол и забытое пеностекло

По словам экспертов из Высшей инженерной школы Северного (Арктического) федерального университета (САФУ), наиболее популярные материалы для утепления зданий в Арктике сейчас — это пенополистирол и базальтовая минеральная вата. "Преимущество пенополистирола в том, что он имеет закрытую пористость. Но он разрушается под воздействием солнечных лучей. У базальтовой минеральной ваты поры открытые, и материал теряет эффективность через два-три года эксплуатации", — рассказал ТАСС директор Высшей инженерной школы САФУ Сергей Аксенов.

По словам его заместителя Александра Тутыгина, в случае с закрытыми конструкциями базальтовая вата работает хорошо, плюс в регионе есть собственная сырьевая база — месторождения базальтов. Один из перспективных, но пока что не распространенных широко материалов — пеностекло.

"Если говорить о российских разработках, то в 1970-х годах было популярно пеностекло, но потом его забыли и вернулись только в начале 2000-х годов. Выпускать его могут только те заводы, которые производят собственное листовое стекло. Пеностекло жесткое, плотное, не гниет, его не грызут мыши. По нему может проехать автомобиль, оно не впитывает влагу", — сказал Аксенов.

Эксперты отмечают, что существуют краски, производители которых заявляют об их теплоизоляционных свойствах. "Разработчики говорят, что структура краски вспучивается и образуются микропузырьки вакуума — идеальный теплоизолятор. Эффективность их не подтверждена, а так технология могла бы использоваться для обработки трубопроводов", — отметил Тутыгин.

Спрятать мостики холода

В Якутии климат суровый и все дома строятся с внешним и внутренним утеплением. Тем не менее во многих строениях, особенно на первых этажах, есть так называемые мостики холода — стыки или участки, хорошо проводящие тепло.

"Специфика Арктической зоны в том, что продуваемость там намного выше, чем в других районах. В Арктике надо строить многослойные малоэтажные быстровозводимые дома, и обязательное требование — правильно перекрывать стыки, например с применением автоклавного пенобетона", — рассказал ТАСС директор Инженерно-технического института Северо-Восточного федерального университета доктор технических наук почетный строитель России Терентий Корнилов.

"Зеленые" технологии для утепления

Дерево — распространенный материал для строительства в Арктике, хотя, как отмечает Аксенов, его главный недостаток — подверженность гниению. Как рассказал ТАСС председатель комитета по градостроительству и архитектуре администрации Чукотского автономного округа Сергей Спицын, в регионе дома строят по камчатской технологии — с деревянным каркасом и утеплителем из минеральной ваты. Также на Чукотке пользуются популярностью строительство из сэндвич-панелей и мобильные модульные строения.

Ученые Северного федерального университета (СФУ) в Красноярске разработали проект деревянных домов для Арктики. По словам профессора СФУ Сергея Амельчугова, дерево по своим свойствам превосходит металл, железобетон, к тому же эти материалы загрязняют арктические территории.

"Дерево — это "зеленые" технологии. В Арктику завезли много бетона и металла, этими конструкциями усеян Русский Север, что вызывает проблемы в утилизации. Дерево гораздо легче, мобильнее и в разы экологичнее. Дерево по теплопроводности лучше других материалов, кратно превышает по этому показателю железобетон и требует меньшего слоя утеплителя. После соответствующей обработки оно становится огнестойким и более прочным", — пояснил Амельчугов.

По его словам, толщина стены в проекте дома для Арктики не превысит 300 миллиметров вместе с утеплителем. Дома предлагается оснастить интеллектуальными системами, мусоросжигающими установками, микрооранжереями, а также организовать там многоступенчатое использование энергии. Профессор отметил, что деревянные каркасные дома по проекту СФУ могут быть использованы для решения проблемы ветхого жилья на севере Красноярского края (по оценкам властей Таймырского муниципального района, для замены домов со сроком эксплуатации свыше 30 лет необходимо построить 752 дома. — Прим. ТАСС).

Идеального материала нет, но к нему надо стремиться

Главные требования к утеплителям для Арктики, говорят эксперты, — сохранение теплопроводящих свойств на время эксплуатации, прочность структуры и небольшая толщина, так как доставка стройматериалов на Севере обходится значительно дороже, чем в других регионах страны. На сегодняшний день идеального материала для утепления не существует — каждый имеет свои недостатки.

"Мы должны работать в направлении самовосстанавливающихся материалов, которые со временем не устаревают и сохраняют свои характеристики. Работать надо не только с утеплителями, но и с конструкциями: добиваться, чтобы на них не влияли ультрафиолет, осадки, тогда можно говорить о долговечности и экологичности", — заключил Тутыгин.

Анастасия Аникина

Похожие новости

  • 16/03/2017

    Научный прорыв: аддитивные технологии для авиации и Арктики

    ​Авиационный - не значит предназначенный исключительно для авиации. Эффективные и стойкие, универсальные и экономичные материалы нужны и в воздухе, и на земле, и на море. Особенно если земля покрыта снегом, а море - льдом.
    317
  • 31/03/2017

    Сибирскую продукцию для Арктики соберут на едином интернет-портале

    Сибирские предприятия предложили триста наименований продукции для освоения северных территорий. Регионы Сибирского и Уральского федеральных округов объединят усилия для решения проблем, связанных с освоением Арктики.
    249
  • 20/02/2017

    Новосибирские ученые предлагают недорогой способ утилизации отходов канализации

    ​Утилизировать отходы сточных вод с помощью катализаторов предложили новосибирские ученые. Обычно иловые осадки складируют на специальных полигонах или сжигают с применением песка. Это затратно и неэкологично.
    231
  • 27/04/2017

    Академический, прикладной, эффективный: интервью академика Валентина Николаевича Пармона

    ​Научный руководитель Института катализа СО РАН академик Валентин Пармон считает, что настоящее мерило достижений ученого в технических науках — промышленные технологии. Валентин Пармон — один из самых авторитетных в мире ученых в области катализа и фотокатализа, химических методов преобразования энергии, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, термодинамики неравновесных процессов.
    165
  • 12/04/2017

    Ученые из Новосибирска помогут добраться до Луны

    ​Новосибирские предприятия внесли немалый вклад в развитие авиационной и космической промышленности. Флагманом считается наш Чкаловский завод, на котором много лет производят составляющие для отечественных самолетов, в том числе и для современного "Суперджета".
    115
  • 05/11/2016

    Что ждут участники от форума «Инновационная энергетика» в Новосибирске

    ​10 и 11 ноября на площадке Технопарка Новосибирского Академгородка состоится Инновационно-инвестиционный форум «Инновационная энергетика». Корреспондент газеты «Континент Сибирь» пообщался с организаторами и участниками предстоящего мероприятия, чтобы узнать, на каких актуальных проблемах будет сосредоточено их внимание.
    629
  • 14/02/2017

    Ученые ИНГГ СО РАН предложили использовать дрейфующую станцию для нефтеразведки

    ​Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) СО РАН предложили использовать для нефтеразведки в Арктике дрейфующую на льдине станцию. Опробовать технологию частично планируется в 2018 году на льду Обского водохранилища в Новосибирской области, сообщил ТАСС главный научный сотрудник лаборатории геоэлектрики ИНГГ Владимир Могилатов.
    260
  • 20/12/2016

    В ИК СО РАН разработали способ каталитической утилизации осадков сточных вод

    ​В Институте катализа СО РАН впервые разработан метод каталитической утилизации иловых осадков коммунальных сточных вод – одного из наиболее требовательных и сложных в утилизации видов отходов – с одновременной выработкой энергии для местного теплоснабжения.
    368
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    291
  • 29/04/2016

    ИК СО РАН участвует в разработке титан-магниевого катализатора

    ​"Газпром нефтехим Салават" (ГНС) совместно с Институтом катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН проводит разработку титан-магниевого катализатора для производства полиэтилена низкого давления, сообщил председатель правления компании Айрат Каримов.
    699