Для многих читателей будет открытием информация о том, что советской промышленностью выпускались бесшумные холодильники абсорбционного типа, в которых не было компрессора, т.е. движущихся частей. И тем самым, обеспечивалась большая надежность и долговечность.
Их названия: Морозко-3М (а затем модели Морозко-4 и 5), Ладога-40М, Спутник, Иней, Кристалл-4 (Кристалл-9 и 12). Наша промышленность выпускала такие холодильники объемом от 30 до 200 л с непрерывной потребляемой мощностью от 75 до 200 Вт.
Но у этого холодильного оборудования были и недостатки. Например, непрерывность работы и высокое среднесуточное потребление электроэнергии. Аммиак внутри токсичен при утечке.
Такие холодильники не боятся тряски, наклонов и их можно использовать в автодомах. Их до сих пор можно приобрести по объявлениям.
Некоторые умельцы вместо электрического нагревателя, устанавливают закрытую газовую горелку с питанием от походного газового баллона и используют в поездках. Раход газа – 200 гр в сутки. Принцип работы такого холодильника можно понять на этой схеме:
Принцип работы аммиачного холодильника абсорбционного типа основан на следующем.
Концентрированный раствор постоянно подогревается в кипятильнике до температуры его кипения с помощью любого источника тепла (например, электрического или газового).
Т.к. температура кипения хладагента значительно ниже, чем температура кипения растворителя абсорбента, в процессе выпаривания концентрированного раствора образуются пары хладагента, насыщенные небольшим количеством 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 идут в конденсатор.
Сильно концентрированный жидкий хладагент из конденсатора попадает в испаритель, где он закипает при отрицательной температуре, поглощая тепло из холодильной камеры.
Кто хочет узнать про эти холодильные установки из прошлого более подробно, вот подробная статья, подготовленная на основе пособия «Ремонт холодильников»:
Холодильники абсорбционного типа
Аммиачные холодильники абсорбционного типа – это тепловая машина. Но, вот принцип работы использовали почему-то только для охлаждения. Для отопления эту технологию никогда не пытались применить. Так было до недавнего времени.
В 2017 году сибирские ученые из из Института катализа им. Г. К. Борескова в г.Новосибирске предложили способ отопления домов в холодном климате. Причем, технология подразумевает, что чем холоднее на улице – тем эффективнее работает установка, которую назвали «ТепХол».
В институте вспомнили забытый принцип работы аммиачного холодильника. Только сделали наоборот — работа на отопление. Главное отличие «ТепХол» от аммиачного холодильника такое: аммиачные холодильники используют абсорбцию, поглощение газа жидкостью, а в «ТепХол» — поглощение газа на поверхности твёрдого тела.
О принципе работы ученые сообщают следующее:
В установке находятся два теплообменника, в которых засыпаны гранулы адсорбента. Холодный (лучше морозный) воздух охлаждает метанол и понижает давление его пара. Это способствует «высыханию» адсорбента. При последующей адсорбции паров метанола на «сухом» адсорбенте выделяется большое количество тепла, адсорбент разогревается до 40-60°C, нагревает воду, текущую по специальным каналам вблизи адсорбента. Этого хватает для отопления теплыми полами или даже радиаторами. Соответственно, чем холоднее воздух, тем легче «высушить» адсорбент и тем эффективнее он будет разогреваться.
Первый прототип устройства «ТепХол»: 1 – адсорбер, 2 – испаритель/конденсатор, 3 – теромокриостаты, 4 – вакуумный насос.
А откуда берется тепло? Не нарушает же установка законов термодинамики. Об этом ученые открыто не говорят, но осторожно сообщают, что для работы «ТепХол» для отопления, необходима проточная вода. Из нее и извлекается тепло. Для этого нужно, чтобы рядом располагалась река или наличие скважины (и второй скважины на прием воды).
По-сути, эта установка – тот же тепловой насос «вода-вода», но работающий без компрессора (как и в абсорбционных холодильниках). Причем, чем теплее, тем хуже работает «ТепХол», а чем холоднее – тем эффективнее. Это свойство и можно использовать в холодном климате. Для высокой эффективности нужен именно мороз ниже -20 гр.
Но почему разработчики не использовали проверенную годами технологию адсорбции аммиака в воде? Ими были использованы новые двухкомпонентные более эффективные адсорбенты:
В качества матрицы выступает специальный силикагель (его собственная адсорбционная емкость небольшая), а в него помещено активное вещество, способное сорбировать много метанола и выделять много тепла. В качестве последнего выступают различные соли. Причём, варьируя их, можно подобрать 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. Т.е. это не для монополий и не для центрального теплоснабжения отдаленных городов. Хотя, в теории, технологию можно масштабировать. В мире существуют 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 про технологию подняли информационный шум 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», тоже работающий на извлечении тепла из воды из скважины, то его СОР=4-5 (на каждый кВт*ч электроэнергии перекачивает 4-5 кВт*ч в тепле).
Но там работает компрессор, сжимающий фреон в цикле его испарения и конденсации. Компрессор составляет большую часть в стоимости этого оборудования. Если же здесь будут использованы недорогие адсорбенты, то и цена оборудования будет значительно ниже. Основные затраты для получения проточной воды – это бурение скважин для забора и принятия воды. А для домов у водоемов в сибирском климате – это становится более интересным. Там только прокладка магистралей и циркуляционные насосы.
Вот только хотелось бы знать эффективность оборудования в разных температурных диапазонах. Что-то подсказывает, что при 0 гр. эффективность будет сильно падать. Возможно, это и останавливает технологию нового теплового насоса от внедрения. Оно просто не сможет конкурировать с компрессорными тепловыми насосами. Но сама идея интересна.