Наличие горячей воды в жилом помещении и комфортная температура в нем — первостепенные нужды человека. Однако сегодня нередко возникают поломки в системе отопления или горячего водоснабжения. Предотвратить их позволят новые конструкторские решения, а также использование новых материалов.
Учеными Южно-Уральского государственного университета запатентовано устройство теплообмена с элементами на основе полимерных полых волокон. Оно позволит решить сразу несколько проблем в системе отопления и водоснабжения. Среди них большой вес деталей, которые изготавливаются из металлов, их подверженность коррозии и высокая стоимость производства.
Тепло в доме будет производиться быстрее
«Водопроводная вода содержит большое количество растворенных минералов, которые при нагревании оседают в баке-аккумуляторе и на греющем теплообменнике, а также растворенный в воде кислород. В связи с этим баки-аккумуляторы и теплообменники в них подвергаются коррозии и зачастую не выдерживают положенный срок эксплуатации, — отмечает автор патента, директор Центра коллективного пользования энергетики и энергосбережения ЮУрГУ Юрий Бондарев. — Возникает необходимость в дополнительной обработке металлов или в использовании материалов с легирующими свойствами, которые не ржавеют. Кроме того, теплообменники, выполненные из меди или нержавеющей стали, достаточно дороги и тяжелы. Пластик же имеет низкий вес, и он не подвержен химической коррозии. Поэтому использование теплообменников из такого материала представляется целесообразным для баков-аккумуляторов. Ранее он не использовался таким образом».
Конструкция усовершенствованного аккумулирующего устройства состоит из 2 элементов: это бак-аккумулятор и теплообменник на основе полимерных полых волокон. Полимерные волокна представляют собой разветвленную поверхность теплообмена. Другими словами, это пучок из нескольких сотен небольших пластиковых трубок, по которым течет вода. Волокна изготавливаются из различных полимеров, таких как полипропилен, поликарбонат, полиамид и т.д. При этом материал, диаметр, длина и количество волокон могут быть выбраны в зависимости от конкретного применения. Пучки полых волокон компактны и имеют низкий вес, что значительно упрощает монтаж и обслуживание. Кроме того, существенно ускоряется процесс теплоотдачи.
Фото: Устройство теплообмена с элементами на основе полимерных полых волокон
Разработка отдельных элементов и эксперименты были проведены в сотрудничестве с Лабораторией теплообмена и потоков жидкостей Технического университета г. Брно (Чехия) и факультетом машиностроения и технологий Университета прикладных наук Аугсбурга, (Германия). Сейчас перед учеными стоит задача упростить процесс изготовления устройства теплообмена для его массового производства. Оно позволит обеспечить потребителя горячей водой и защитить систему отопления от перегрева. Кроме того, система отопления сможет быстрее реагировать на изменения теплового режима помещения: избыточное тепло от теплогенератора при необходимости будет отдаваться системе горячего водоснабжения.
Будет создана система гибридного энергосбережения
В настоящее время научный коллектив ЮУрГУ продолжает сотрудничать с Техническим университетом г. Брно и Центром новых технологий в машиностроении (NETME CENTRE), планируется совместная работа в направлении альтернативной энергетики.
«Мы занимаемся разработкой гибридной системы энергоснабжения, которая будет комбинировать несколько источников энергии: традиционные (централизованное теплоснабжение) и возобновляемые, такие как солнечные (солнечные коллекторы), геотермальные и ветряные (тепловые насосы) и биотопливные (древесина и др.). Нами будет создан алгоритм управления этой гибридной системой, самостоятельно выбирающий тот источник, использование которого в настоящий момент наиболее выгодно. Например, в солнечный день будет использоваться энергия солнца, а теплоснабжение от сети можно отключить», — объясняет Юрий Леонидович.
Управление источниками тепла будет осуществляться автоматически либо регулироваться человеком. Созданный алгоритм сможет давать рекомендации, какой режим работы является приоритетным и наиболее эффективным: система энергосбережения будет самостоятельно сравнивать стоимость каждого типа энергии для потребителя.
