Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 5(77), май, 2011
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
НОВОСТИ от MEMBRANA.ru
УЧЁНЫЕ ВПЕРВЫЕ ПЕРЕОХЛАДИЛИ МОЛЕКУЛУ...
..."ЛЕДЯНОЙ МЕДВЕДЬ" ПОМОГАЕТ БЕРЕЧЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО "СОЛНЕЧНОЙ СТЕНЕ"

  

УЧЁНЫЕ ВПЕРВЫЕ ПЕРЕОХЛАДИЛИ МОЛЕКУЛУ

Другие научные группы создавали ультрахолодные молекулы путём охлаждения отдельных атомов и соединения их в единое целое. Американцы на такие "уступки" идти не захотели
(фото E. Shuman/DeMille Group)

Ультрахолодную молекулу монофторида стронция (SrF) получили физики Йеля (Yale University). Ранее в таких экспериментах участвовали лишь атомы. Для того чтобы снизить температуру молекулы до нескольких сотых кельвина, учёным пришлось пойти на ряд ухищрений.

В качестве подопытного кролика неспроста был выбран именно SrF - расчёты показали, что эти молекулы не будут колебаться, мешая процессу. Отметим, что в отличие от отдельных атомов молекулы плохо подаются сильному охлаждению: они крупнее и могут запасать энергию в колебаниях атомных связей, вращении.

Метод, давно известное лазерное охлаждение, тоже модифицировали, подобрав длину волны так, чтобы излучение поглощалось молекулами, а не раскручивало их, и чтобы далее частицы могли сбросить эту энергию вторичным излучением.

Пока температуру ультрахолодного монофторида стронция нельзя назвать рекордно низкой, однако работа сама по себе - достижение нового уровня. К тому же учёные планируют продолжить эксперименты и добиться ещё большего охлаждения молекулы. По теоретическим данным, ничто этому воспрепятствовать не должно.

Фото

Когда температура атомов приближается к абсолютному нулю, начинают действовать законы квантовой механики. Физики придумали использовать появляющиеся при этом низкоэнергетические осцилляции атомов в качестве ультрачувствительных акселерометров и квантовых часов, получать конденсат Бозе-Эйнштейна. На снимке - ловушка, используемая в такого рода опытах
(фото E. Shuman/DeMille Group)

В дальнейшем американцы попробуют переохладить десяток биполярных молекул, чтобы изучить квантово-механические аспекты их химического взаимодействия (ранее нечто подобное проделывали с не совсем обычными молекулами рубидия-калия).


НОВЫЙ СПЛАВ ПЕРЕВЕРНЁТ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ХОЛОДИЛЬНИКАХ

Пока дизайнеры вовсю упражняются в рисовании холодильников необычных форм, физики ломают голову над тем, чтобы полностью заменить принцип работы этих приборов
(иллюстрация gizmodo.com)

Необычный состав, созданный специалистами из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) и Центра нейтронных исследований (Center for Neutron Research), однажды может привести к появлению холодильных устройств, намного более экономичных, чем сегодняшние, при этом бесшумных и экологически безупречных.

Учёные давно пробуют принести в быт магнетокалорический эффект, задействованный до сих пор лишь в специфических промышленных процессах и лабораторных опытах. Заключается он в том, что некоторые материалы при приложении внешнего магнитного поля существенно нагреваются. Если затем дать им остыть за счёт сброса тепла в окружающую среду, а после этого - выключить поле, данные материалы резко снижают температуру. Она становится намного ниже начальной точки.

В этой фазе они могут забрать тепло от охлаждаемого предмета и снова вернуться к средней температуре, чтобы начать цикл заново. Повторение таких циклов способно привести к заметному охлаждению нужного объекта. И потенциально этот цикл может обладать существенно лучшим КПД, чем газовый (испарение/конденсация), используемый в традиционных холодильниках.

Фото

Принцип работы холодильника на магнетокалорическом эффекте. Сиреневый цвет показывает приблизительно комнатную температуру магнетокалорического материала. Красный и синий соответственно - его сильный нагрев и охлаждение по мере включения и выключения внешнего поля
(иллюстрация Talbott, NIST)

Проблема в том, что большинство магнетокалорических материалов, способных действовать при комнатной температуре, используют в своём составе чрезвычайно редкий и дорогой металл гадолиний и/или ядовитый мышьяк. Потому физики не прекращают поиск новых "композиций" с желаемыми свойствами.

И если в прошлой подобной работе учёным удалось получить магнетокалорический полимер (чей диапазон работы, правда, годится для охлаждения чипов, но не мяса в морозилке), то нынешние герои создали уникальный сплав. Это смесь марганца, железа, фосфора и германия, которая при определённой структуре демонстрировала мощный отклик на внешнее поле.

Исследователи варьировали соотношение ингредиентов и нашли, что наибольший магнетокалорический эффект достигается при составе Mn1,1Fe0,9(P0,8Ge0,2). Численно этот эффект (изменение энтропии) превосходил 74 Дж/кг·К, что существенно больше прежних достижений.

Данный состав - первый, показывающий столь экстремальный магнетокалорический эффект при комнатной температуре (что и требуется для холодильников, к примеру), да к тому же - не использующий ни мышьяк, ни гадолиний. Просвечивание состава нейтронным пучком показало, что в момент приложения или выключения поля в образце происходит не только смена ферромагнитной и парамагнитной фазы, но и кардинальная смена кристаллической структуры, что может объяснять высокую эффективность состава.

При этом нейтронная рефракция также показала неравномерное распределение германия по образцу, что снижало эффект в целом. Потому при условии оптимизации материала и более равномерного его намагничивания от этой же самой смеси можно будет добиться и более 100 Дж/кг·K, убеждены исследователи, опубликовавшие свою статью в Physical Review B.


К ОЖИРЕНИЮ МОГУТ ПРИВЕСТИ НЕДОСЫП И КОНДИЦИОНЕР

Ожирение (или тучность) присуще сегодня почти четверти американцев. И в США пока точно не разобрались, почему
(иллюстрация leisureopportunities.co.uk)

Причинами ожирения могут быть не только сидячий образ жизни и обжорство суррогатной пищей, навязанной агрессивной рекламой. Дэвид Эллисон (David B. Allison) из университета Алабамы (University of Alabama at Birmingham) сомневается, что в тучности виновата именно эта пара факторов, которую он называет "Большой двойкой" ("Big Two").

Например, указывает Эллисон, пока не удалось найти никакой связи между количеством часов, которые дети занимаются в школе физкультурой, и числом грузных школьников. Также не обнаружена корреляция между ожирением и близостью к дому, школе или работе "ресторанов" быстрого питания или потреблением безалкогольных напитков.

Вместе с коллегами Эллисон составил список из 10 факторов, которые могут быть такой же серьёзной причиной ожирения, как "Большая двойка". В их числе - недостаток сна, из-за которого растёт аппетит, и кондиционирование воздуха.

Что касается кондиционеров, то тут ситуация следующая. Когда людей окружает температура выше или ниже нейтральной - они худеют: жир сжигается для обогрева тела в холод, а жара отнюдь не способствует "приятному аппетиту". Но люди, благодаря кондиционерам или сплит-системам обогреваются зимой и охлаждаются летом, так что похудение им не грозит.

В список факторов попали и сокращение числа курильщиков (курение подавляет аппетит), и старение населения, и увеличение числа младенцев, рождённых женщинами в возрасте, которые, более вероятно, уже тучны.

Кроме того, грузные люди, весьма возможно, предпочитают жениться друг на друге и рожать детей, генетически предрасположенных к ожирению.


ГОНОЛУЛУ БУДУТ КОНДИЦИОНИРОВАТЬ
ЗА СЧЁТ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ХОЛОДА


Здание школы медицины университета Гавайев уже использует глубинную морскую воду для кондиционирования
(фото cnn.com)

Американская корпорация Makai Ocean Engineering разработала масштабную систему кондиционирования для центра города Гонолулу, которая будет использовать холод океанской воды , поднятой с большой глубины.

Такого рода проекты известны. На глубине 700 метров, к примеру, температура океанской воды составляет 7 градусов Цельсия. Эту воду можно накачивать в береговую "Станцию охлаждения", где она будет через теплообменники охлаждать чистую пресную воду, крутящуюся в разветвлённой системе кондиционирования воздуха.

Однако буквально считанные здания в нескольких городах США, в Стокгольме и Торонто, на самих Гавайях и ещё в ряде мест - охлаждаются таким способом.

А новая $100-миллионная система, предложенная для Гонолулу, должна будет охлаждать воздух сразу в 65 крупных зданиях, расположенных в центре города, в том числе - административных комплексах.

Несмотря на кажущуюся приличную цену строительства системы - она должна сравнительно быстро окупить себя, так как расход электроэнергии комплекса охлаждения воздуха глубинной морской водой на 75% меньше, чем энергозатраты традиционных систем кондиционирования.

А это очень существенно для жарких Гавайев, которые полностью зависят от привозного угля и нефти.

Сейчас проект проходит экологическую экспертизу. Биологи спрашивают - что будет с микроорганизмами и питательными веществами, находящимися сейчас на глубине, если они попадут в поверхностные воды, где есть солнечный свет. Не будет ли нарушения природного равновесия?

У инженеров, впрочем, готов ответ - отработанная морская вода будет выпущена также на большой глубине, куда свет Солнца не доходит.


"ЛЕДЯНОЙ МЕДВЕДЬ" ПОМОГАЕТ БЕРЕЧЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО "СОЛНЕЧНОЙ СТЕНЕ"

Вертолётный ангар в городе Форт Карсон (Колорадо) в значительной степени регулирует свой внутренний климат благодаря нехитрой, но эффективной "Солнечной стене"
(фото solarwall.com)

Когда денег на кондиционер нет и жарко - занавешивают окна белой материей. Когда холодно - заклеивают старые рамы бумагой. А вот две североамериканские компании по-своему понимают "народные средства для климат-контроля". Они придумали оригинальные системы, позволяющие сильно сократить расходы зданий на отопление и кондиционирование.

Сразу скажем, обе новации появились не вчера и уже успели завоевать энное число благодарных поклонников, равно как и ряд наград от разных журналов и организаций. Однако обе системы периодически всплывают на ресурсах, посвящённых "зелёным" технологиям, и мы не могли пройти мимо - уж больно изящно работают эти вещицы, стоящие, кстати, не таких уж больших денег, в сравнении с традиционными системами поддержания "правильной" температуры в зданиях, да и устроенные довольно просто.

Обе предназначены, главным образом, для офисных и промышленных сооружений среднего и большого "калибра", но, очевидно, не откажутся поработать и в крупном коттедже. Первая система называется "Солнечная стена" (Solarwall), и производится она транснациональной компанией Conserval Engineering с головным офисом в Канаде.

Фото

Устанавливается «Солнечная стена» поверх обычной стены здания
(иллюстрация solarwall.com)

"Солнечная стена" - это вторая стена, устанавливаемая с зазором примерно в несколько сантиметров поверх южной стены здания. Этот дополнительный слой представляет собой тонкие панели из алюминия или стали, с чёрным покрытием и множеством маленьких отверстий по всей площади.

Верхняя часть образовавшейся между стенами полости соединяется с вентилятором, подающим воздух с улицы в здание.

В осенне-зимний период, когда есть солнце (а так бывает, во всяком случае, в США и Канаде - нередко), чёрные пластины "Солнечной стены" заметно нагреваются. Воздух с улицы втягивается в отверстия, нагревается в промежутке между стенами и попадает в помещение.

Фото

Схема работы «Солнечной стены»
(иллюстрация solarwall.com)

Более того, уходящее через настоящую стену (кирпич или та же сталь) здания - ту самую стену поверх которой смонтирована стена "Солнечная", внутреннее тепло прогретого помещения здесь не пропадает зря, а помогает нагревать поступающий внутрь свежий воздух.

Так существенно снижается необходимая мощность штатной системы обогрева здания.

Летом же, как ни странно, эта чёрная стена помогает зданию охлаждаться. Только теперь в системе переключаются заслонки, и нагретый в фальш-стене воздух сразу выбрасывается наружу, а вот его восходящий поток помогает засасывать в здание, через другие каналы, воздух с улицы. И та же стена мешает южному фасаду здания перегреваться.

Так снижается требуемая мощность штатной системы кондиционирования.

Фото

Некие производственные здания фирм Ford (канадский филиал) и Bombardier (справа), оснащённые "Солнечными стенами". Второе - самое крупное сооружение с такой стеной, она здесь имеет
площадь в 10 тысяч квадратных метров
(фотографии solarwall.com)

Установленные на ряде промышленных сооружений "Солнечные стены" экономят теперь своим владельцам тысячи долларов в год, а планете - тонны и тонны топлива для электростанций.

Точно так же сокращает счета за электричество вторая оригинальная система - "Ледяной медведь" (Ice Bear) от американской компании Ice Energy.

"Медведь" представляет собой прямоугольный блок размером примерно 1,6 х 1,7 х 2 метра и весом 2,27 тонны.

Состоит он из полимерного бака, покрытого толстенным слоем теплоизоляции, теплообменника, ряда трубок и клапанов, небольшого насоса и блока электроники.

Подключают "Медведя" к штатной системе кондиционирования (сплит или мультисплит) - пропуская через теплообменник "Медведя" хладагент, бегающий в родном для здания кондиционере.

Фото

«Ледяной медведь» (бежевый блок),
соседствует с наружным блоком сплит-системы и работает с ней в паре
(фото с сайта ice-energy.com)

Работает установка так. Ночью, пока в здании никого или почти никого нет, на улице - не такая жара, нет солнца, и потребность в кондиционировании - нулевая, "Медведь" автоматически запускает штатный компрессор имеющейся холодильной системы, который, компрессор, как и сам "Медведь", стоит на улице (у стены или на крыше), внутри блока конденсатора кондиционера.

Затрачивая умеренное количество электричества (пик потребляемой в этой фазе мощности оказывается вдвое меньше, чем пик расхода днём), которое, к тому же, во многих местах ночью продаётся заметно дешевле "дневного", кондиционер здания замораживает воду внутри "Медведя" (его вода в баке никуда не уходит и ни с чем не смешивается).

Да, в этом весь секрет - в баке чудо-агрегата находится более 2 тонн воды (она и составляет основную массу "Медведя"), и за ночь она вся превращается в сплошной куб льда.

Фото

Схема работы «Медведя»
(иллюстрация ice-energy.com)

А вот днём, когда приходит ясное солнце и сопутствующая жара, вся система (штатный кондиционер здания, имевшийся ранее, плюс подключённый к нему "Медведь") требует всего-навсего 100-300 ватт мощности для обеспечения прохлады внутри довольно обширного промышленного помещения.

Как? Очень просто. Штатный кондиционер бездействует. А эта сотня ватт требуется небольшому насосу в "Медведе", который гоняет хладагент системы кондиционирования между теплообменником "Медведя" (где пары хладагента конденсирует холод, запасённый во льду) и испарителями внутри здания - теми самыми внутренними блоками сплит-системы, которые и охлаждают воздух, ну и ещё толика тока нужна воздушным вентиляторам этих самых внутренних блоков. И всё.

Фото

Сравнение моментального расхода энергии (график за несколько суток) обычного кондиционера (слева) и кондиционера, спаренного с "Ледяным медведем" (справа). Красная линия слева - расход кондиционера на охлаждение воздуха (днём). Красная линия справа - расход кондиционера на работу вентиляторов (днём). Фиолетовая линия справа - расход "Медведя" на прокачивание хладагента через систему (днём). Синяя линия справа - расход кондиционера на замораживание воды (ночью)
(иллюстрация ice-energy.com)

В сравнении с обычным кондиционером, который в самую жару гоняли бы на полной мощности, суммарный за полные сутки расход электричества сокращается в разы. Экономятся десятки киловатт-часов и, опять-таки, сотни и тысячи долларов ежегодно.

Да и для городов в целом распространение таких "Медведей" на руку, ведь они сокращают потребление энергии в самые горячие дневные часы, когда электростанции едва успевают "обслуживать" потребителей.

Неудивительно, что американское министерство энергетики (DOE) ратует за то, чтобы по всей стране покупали больше "Медведей".

Но, кажется, там, где капиталисту светит явная экономия текущих расходов и разумные сроки окупаемости новой установки - он и сам сообразит - что к чему.


Источник: Membrana.ru



Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru.

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Интернет-газета зарегистрирована Федеральной службой по надзору за соблюдением
законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: