Кондиционирование — одна из крупнейших статей энергопотребления в здании, и обычно оно работает на хладагентах, которые далеко не экологичны. В рамках Программы финансовой поддержки стартапов в сфере НИОКР малых и средних предприятий TÜBİTAK (1507) мы в Innorma R&D, НИОКР-стартапе Solimpeks, разработали косвенный испарительный охладитель с солнечной поддержкой (S-IEC), и в испытаниях он достиг максимального COP 8,92, обеспечив 3,12 кВт холодопроизводительности при потребляемой электрической мощности около 350 Вт.
Почему именно косвенный испарительный охладитель?
Косвенный испарительный охладитель охлаждает воздух, не добавляя в помещение лишней влаги, — это реальное преимущество, особенно во влажном климате. Обычные кондиционеры работают на химических хладагентах, таких как R134a или R410a, которые вносят вклад в выбросы парниковых газов, а наша система использует только воду и воздух: в ней вообще нет холодильного контура — даже на природных хладагентах вроде R290. Второе ключевое преимущество — более низкое энергопотребление, чем у традиционных систем.
Как мы проектировали прототипы?
Мы начали с основ: концептуальное проектирование, эскизы и математические модели, включая психрометрические диаграммы, чтобы понять, как будет работать камера увлажнения. Подробный анализ течения и теплообмена мы выполнили в Ansys Designmodeler, Ansys Meshing и Ansys Fluent, что позволило виртуально опробовать разные конфигурации. Один из очевидных выводов: для нашей конструкции противоточная схема, как правило, давала лучшую теплопередачу.
Затем наступил этап изготовления. Два немного различающихся подхода привели к двум версиям — прототипу A и прототипу B, и каждая потребовала собственных технологий производства. На этом этапе мы также закупали компоненты, монтировали камеру увлажнения и тщательно определяли расположение датчиков для получения точных данных.
Что показали испытания?
Оба прототипа прошли обширные испытания в помещении с контролируемым климатом, где моделировался широкий диапазон условий окружающей среды, включая экстремальные. Прототип A в целом показал более высокую эффективность и, соответственно, более высокий COP; прототип B лучше проявил себя при более высоких температурах, обеспечив большую разность температур. У каждой конструкции свои сильные стороны, и это полезно для подбора оптимальных областей применения.
Главный результат: максимальный COP 8,92, то есть примерно 3,12 кВт холодопроизводительности при потреблении около 350 Вт электроэнергии.
Может ли он работать полностью на солнечной энергии?
Да, именно для этого мы провели углубленный анализ интеграции фотоэлектрических модулей, охватывающий и производительность, и экономику. Примерно 780 Вт пик фотоэлектрических модулей в сочетании с системой MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) и инвертором должно с запасом покрывать годовую потребность охладителя в энергии. Это говорит о высоком потенциале коммерциализации, особенно в автономных применениях, — и означает, что проект достиг всех основных поставленных нами целей.
Для кого предназначен S-IEC?
Высокоэффективная конструкция с солнечной поддержкой подходит для отраслей, где велика потребность в охлаждении и важна энергетическая независимость: это промышленные объекты, такие как заводы и мастерские, автомобильная и металлургическая промышленность, судостроение; а также общественные и коммерческие помещения, включая торговые центры, кинотеатры, рестораны, университеты, культурные центры, культовые здания, больницы и жилые дома. Особая область применения — специализированные объекты: теплицы, животноводческие фермы и центры хранения данных, где необходимы точный контроль климата с минимальным ростом влажности и низкое энергопотребление.
Стратегические целевые регионы — страны со средиземноморским климатом, включая Турцию и европейские государства, а также весь регион MENA: высокая температура и влажность, обилие солнечных ресурсов, идеальное для работы с фотоэлектрической поддержкой, потребность в охлаждении почти круглый год и активный переход к технологиям возобновляемой и чистой энергии.
Более прохладное и зеленое завтра
Завершение испытаний — это важный шаг вперед. Этот проект не только об охладителе: он расширяет границы энергоэффективности и экологической ответственности — огромная экономия энергии и высокая холодопроизводительность при полном отсутствии химических хладагентов.
