Солевые батареи: умное тепло и экономия для частных домов

Тепловые насосы все активнее используются для отопления частных домов, однако эффективное хранение производимого ими тепла до недавнего времени оставалось нерешенной задачей. Теперь исследователи из норвежской организации SINTEF и швейцарской компании COWA Thermal Solutions представили совместную разработку, способную изменить ситуацию.

Новое устройство можно сравнить с тепловым аккумулятором, который накапливает энергию от теплового насоса для последующего использования. «На практике это означает, что люди получают больше энергии из сохраненного тепла. Его использование становится проще и комфортнее, а сама энергия расходуется более разумно», – поясняет Галина Симонсен, старший научный сотрудник SINTEF. Такие батареи обладают высокой эффективностью, быстро заряжаются и отдают тепло, что позволяет легко удовлетворять пиковые потребности – например, когда несколько человек принимают душ друг за другом или требуется горячая вода ранним холодным утром.

Решение также выгодно с финансовой точки зрения, поскольку позволяет накапливать излишки тепла в периоды, когда электроэнергия дешевле всего, и использовать их при возникновении необходимости. Это снижает нагрузку на электросеть, так как тепловой насос больше не должен работать постоянно, что раньше приводило к перерасходу энергии и лишним затратам.

Секрет технологии кроется в использовании особых материалов – солевых гидратов. В отличие от обычной поваренной соли, они способны «запирать» воду в своей кристаллической структуре. Эти вещества относятся к классу материалов с фазовым переходом. «Представьте тепловые батареи в виде губок: при нагревании до определенной температуры они переходят из твердого состояния в жидкое и накапливают тепло. При охлаждении они снова затвердевают, высвобождая накопленную энергию», – говорит Симонсен. Солевые гидраты способны хранить значительно больше тепловой энергии, чем вода, и дольше сохраняют тепло при минимальном изменении температуры.

Помимо эффективности, солевые гидраты нетоксичны, негорючи и относительно недороги, что делает их безопасным выбором для жилых помещений. Еще одно важное преимущество – компактность. Хранилище тепла на основе солевых гидратов занимает в четыре раза меньше места, чем традиционный бойлер для горячей воды.

Задачей SINTEF в проекте было повышение эффективности теплообмена внутри батареи. Инженеры разработали и протестировали специальные радиаторы из переработанного алюминия. Эти тонкие металлические конструкции служат отличными проводниками, обеспечивая быстрое и равномерное распределение тепла по солевому гидрату. Использование вторсырья не только снижает стоимость и экологический след, но и способствует развитию экономики замкнутого цикла.

Однако переработанный алюминий может содержать примеси, делающие его уязвимым для коррозии под воздействием солевых гидратов. Чтобы решить эту проблему, исследователи применили технологию плазменного электролитического оксидирования (PEO). Этот процесс создает на поверхности алюминия тонкий, но прочный керамический слой, похожий на антипригарное покрытие сковороды. Такое покрытие обеспечивает надежную и долговечную защиту от коррозии, продлевая срок службы всей системы.