Германские инженеры создали устройство, которое в будущем может посодействовать переходу на более производительные и экологичные системы кондиционирования. Их прототип, который в корне отличается от традиционных решений, использует никель-титановые сплавы с памятью формы для нагрева и охлаждения окружающего воздуха и делает это в два раза эффективнее теплового насоса и в три раз лучше, чем обычный кондиционер.
Важно, что в процессе работы система не использует хладагенты, а значит, не наносит того вреда окружающей среде, какой причиняют современные холодильные установки.
Работа инновационного «кондиционера» основана на необычном свойстве соединений некоторых металлов возвращаться в исходную форму после деформации. В таких сплавах, в том числе в никель-титановом, также известном как нитинол, изменение формы сопровождается поглощением большого объема тепла, а возвращение в исходное состояние происходит с высвобождением этого тепла в окружающую среду, при этом амплитуда температур между этими двумя точками может достигать 20°С.
Концепция девайса очень проста: вращающийся цилиндр обмотан проводами из нитинола, с его одной стороны провода деформируются, поглощая и накапливая в себе тепло, а при повороте цилиндра происходит возвращение сплава в исходную форму с выделением тепла. Воздух проходит через камеры по обе стороны, с одной стороны нагретый, а с другой — охлажденный.
Исследователи из Университета Саарланда экспериментируют с устройством для понимания оптимальной конвергенции, необходимой скорости вращения и количества проводов, которые нужно примотать к цилиндру для получения максимальной амплитуды температур. Они убедились, что в системе можно использовать разные типы сплава, и эффективность ее работы может быть в три раза выше, чем у традиционных холодильников. В устройстве нет ни жидких, ни газообразных хладагентов, способных нанести ущерб окружающей среде, как и не нужны трубопроводы с их «вытекающими последствиями».
«Наша новая технология также является экологически чистой и на наносит вреда климату, поскольку в механизме теплопередачи не используются жидкости или газы, — говорит профессор Стефан Зелецке, президент университета Intelligent Metal Systems. — Таким образом, воздух в системе кондиционирования может быть охлажден напрямую, без необходимости использования промежуточного теплообменника, и нам не нужно использовать герметичные трубопроводы высокого давления».
Но к идее достижения эффекта воздушного охлаждения или нагрева простым сгибанием и разгибанием небольших металлических элементов могут возникнуть несколько вопросов. Как насчет усталости металла? Как долго эти провода из сплавов прослужат в условиях с переменной температурой, пока они не потеряют прочность и не переломятся?
По словам исследователей, это именно та область, в которой нитинол сильно отличается от других металлов. Действительно, он получил известность благодаря использованию в медицинских устройствах, в частности для проведения операций по имплантации. Например, превосходная гибкость позволяет нитиноловому стенту легко сдавливаться, растягиваться и скручиваться в артериях при движении тела.
Изобретателям и будущему коммерческому производителю еще только предстоит продемонстрировать, какого срока службы можно ожидать от кондиционера с цикличной работой нитиноловых компонентов. Однако уже сейчас технология выглядит довольно перспективной, поскольку сокращает потребление энергии и исключает применение хладагентов.
