Для многих читателей станет неожиданностью узнать, что советская промышленность производила бесшумные холодильники абсорбционного типа, в которых отсутствовал компрессор и, соответственно, движущиеся части. Это обеспечивало их высокую надежность и долговечность.
Эти холодильники назывались: Морозко-3М (а позже появились модели Морозко-4 и 5), Ладога-40М, Спутник, Иней, Кристалл-4 (Кристалл-9 и 12). Наша промышленность выпускала такие устройства с объемом от 30 до 200 литров и с непрерывной потребляемой мощностью от 75 до 200 Вт.
Однако у этого холодильного оборудования имелись и недостатки. Например, постоянная работа и высокое среднесуточное потребление электроэнергии. Аммиак внутри является токсичным при утечке.
Эти холодильники устойчивы к тряске и наклонам, их можно использовать в автодомах. Их по-прежнему можно найти в объявлениях о продаже.
Некоторые мастера вместо электрического нагревателя устанавливают закрытую газовую горелку, подключаемую к походному газовому баллону, и используют эту систему в поездках. Расход газа составляет 200 граммов в сутки. Принцип работы такого холодильника можно понять из этой схемы:
Принцип действия аммиачного холодильника абсорбционного типа основывается на следующем.
Концентрированный раствор постоянно нагревается в кипятильнике до температуры кипения с использованием любого источника тепла (например, электрического или газового).
Т.к. температура кипения хладагента значительно ниже, чем температура кипения растворителя абсорбента, в процессе выпаривания концентрированного раствора формируются пары хладагента, содержащие небольшое количество растворителя. На пути к конденсатору эти пары проходят через специальный теплообменник (дефлегматор), где происходит их частичная конденсация. При этом образовавшийся конденсат стекает в слабый раствор, поступающий из кипятильника, в то время как более концентрированные пары хладагента направляются в конденсатор.
Сильно концентрированный жидкий хладагент из конденсатора поступает в испаритель, где он закипает при отрицательной температуре, поглощая тепло из холодильной камеры.
Тем, кто хочет более подробно ознакомиться с этими холодильными установками из прошлого, вот статья, подготовленная на основе пособия «Ремонт холодильников»:
elremont.ruХолодильники абсорбционного типа
Аммиачные холодильники абсорбционного типа представляют собой тепловую машину. Однако принцип работы применялся исключительно для охлаждения. Для отопления эту технологию никогда не пытались адаптировать. Так было до недавнего времени.
В 2017 году сибирские ученые из Института катализа им. Г. К. Борескова в Новосибирске предложили метод отопления домов в условиях холодного климата. При этом технология предполагает, что чем холоднее на улице, тем эффективнее работает установка, названная «ТепХол».
В институте вспомнили забытый принцип работы аммиачного холодильника, но адаптировали его для отопления. Основное отличие «ТепХол» от аммиачного холодильника заключается в том, что аммиачные холодильники используют абсорбцию, поглощение газа жидкостью, а в «ТепХол» – поглощение газа на поверхности твердого тела.
О принципе работы ученые сообщают следующее:
В установке находятся два теплообменника, заполненных гранулами адсорбента. Холодный (желательно морозный) воздух охлаждает метанол и снижает давление его пара. Это способствует «высыханию» адсорбента. При последующей адсорбции паров метанола на «сухом» адсорбенте выделяется значительное количество тепла, адсорбент нагревается до 40-60°C, подогревая воду, которая течет по специальным каналам, расположенным вблизи адсорбента. Этого достаточно для отопления теплых полов или даже радиаторов. Соответственно, чем холоднее воздух, тем легче «высушить» адсорбент, и тем эффективнее он будет нагреваться.
Первый прототип устройства «ТепХол»: 1 – адсорбер, 2 – испаритель/конденсатор, 3 – термокриостаты, 4 – вакуумный насос.
А откуда берется тепло? Установка не нарушает законы термодинамики. Об этом ученые не раскрывают, но осторожно упоминают, что для работы «ТепХол» в качестве отопительного устройства необходима проточная вода. Именно из нее и извлекается тепло. Для этого необходимо наличие рядом реки или скважины (и второй скважины для приема воды).
По сути, эта установка является аналогом теплового насоса «вода-вода», но работающего без компрессора (как и в абсорбционных холодильниках). Причем, чем теплее, тем менее эффективно работает «ТепХол», а чем холоднее – тем лучше. Это свойство можно использовать в условиях холодного климата. Для достижения высокой эффективности необходим мороз ниже -20 градусов.
Но почему разработчики не применили хорошо проверенную технологию адсорбции аммиака в воде? Они использовали новые двухкомпонентные более эффективные адсорбенты:
В качестве матрицы используется специальный силикагель (его собственная адсорбционная емкость небольшая), в который помещено активное вещество, способное сорбировать значительное количество метанола и выделять много тепла. В качестве такового используются различные соли. Причем, варьируя их, можно подбирать адсорбент, который будет наиболее эффективно работать в том или ином климатическом регионе.
Разработчики изначально ориентировались на дома и устройства для их отопления мощностью от 5 до 20 кВт. То есть, это не для монополий и не для центрального теплоснабжения отдаленных городов. Хотя, теоретически, технологию можно масштабировать. В мире есть примеры тепловых насосов, которые отапливают небольшие города.
На 2017 год проект находился на стадии фундаментальных исследований. Прошло 7 лет, но новой информации не появилось. Хотя после того, как технология привлекла внимание СМИ, многие предлагали свои площадки и объекты для отработки технологии в реальных условиях.
К сожалению, не была озвучена хотя бы теоретическая эффективность установки «ТепХол». Если сравнивать с тепловым насосом «вода-вода», который также работает на извлечении тепла из воды из скважины, то его коэффициент производительности составляет 4-5 (на каждый кВт*ч электроэнергии перекачивает 4-5 кВт*ч тепла).
Но там работает компрессор, сжимающий фреон в цикле испарения и конденсации. Компрессор составляет значительную часть стоимости этого оборудования. Если же здесь будут использованы недорогие адсорбенты, то цена оборудования будет существенно ниже. Основные затраты на получение проточной воды связаны с бурением скважин для забора и приема воды. А для домов, расположенных у водоемов в сибирском климате, это становится более интересным. Там лишь прокладка магистралей и циркуляционные насосы.
Хотелось бы знать эффективность оборудования в различных температурных диапазонах. Есть подозрение, что при 0 градусах эффективность значительно упадет. Возможно, это и останавливает технологию нового теплового насоса от внедрения. Она просто не сможет конкурировать с компрессорными тепловыми насосами. Но сама концепция выглядит многообещающе.