​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

  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    244
  • 03/08/2017

    Почему в Сибири не внедряют альтернативные виды транспорта?

    Корреспондент "АиФ-Новосибирск" узнал, что предлагают ученые для решения актуальной сибирской проблемы расстояний? "От того, насколько мобильными будут трудовые ресурсы, зависит развитие сибирских городских агломераций и в целом Южно-Сибирской конурбации", - говорит начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска Александр ЛЮЛЬКО.
    202
  • 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.
    576
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    749
  • 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.
    559
  • 13/10/2017

    Технология сибирских ученых поможет отапливать дома при помощи холода

    ​Ученые из Института катализа СО РАН придумали, как из холода получить тепло, которое можно будет использовать для отопления в суровых климатических условиях. Для этого они предлагают в условиях низкой температуры поглощать пары метанола пористым материалом.
    624
  • 04/10/2017

    Ученые СО РАН ищут новые виды генерации

    ​​​Спрос на альтернативную энергетику в регионах страны неизменно растет. Успешные примеры внедрения инновационных проектов появляются и в Новосибирской области. ​В столице Сибири активно обсуждается идея создания энергетического технопарка на основе инновационных разработок и продукции научно-образовательных учреждений и энергетических компаний региона.
    143
  • 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.
    1010
  • 20/10/2017

    Роспатент: от экспертизы заявки до использования изобретений

    В каждой стране есть патентные ведомства, в России это Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент). Она занимается выдачей патентов, регистрацией товарных знаков и других объектов, ведением государственных реестров.
    184
  • 23/10/2017

    Что нужно для развития химической отрасли

    ​Развитие химической отрасли немыслимо без инноваций, поэтому особое значение приобретает трансфер современных технологий. Еще лет пятнадцать назад в случае необходимости в том или ином продукте о подобной проблеме не задумывались, и нужная продукция просто импортировалась.
    142