СОЗДАН МАТЕРИАЛ, ПОВЫШАЮЩИЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗДАНИЙ
Научные сотрудники Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с учеными Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разрабатывают новый композиционный материал. С помощью своей способности накапливать энергию, этот материал позволяет поддерживать оптимальную температуру воды и тепла в системах отопления и горячего водоснабжения даже в период кратковременных отключений энергии.
Материалы с фазовым переходом (МФП), могут применяться для широкого спектра применений, связанных с тепловым хранением энергии и управлением тепловым режимом. Они могут быть использованы для регулирования температуры в помещениях, а также как теплоаккумуляторы для медицины и физиотерапии, сообщил руководитель группы спектроскопии наноматериалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН Сергей Баскаков.
Эксперт поясняет, что добавление в строительные смеси композитов на основе материалов с фазовым переходом (МФП) позволит поддерживать в помещениях более комфортную температуру от 5 часов до суток. Это происходит благодаря сглаживанию колебаний дневных и ночных температур за счет накопления и высвобождения скрытого тепла. Кроме того, добавки распространенных МФП, таких как парафины, воск и жирные кислоты, улучшают водоотталкивающие свойства отделочных материалов, замедляя или предотвращая грибковые поражения, что особенно важно для влажных помещений.
Более того, композитные материалы МФП можно применять для создания систем с близким к нулевому энергопотреблением. Установив около 100-литровый теплоаккумулятор со скрытым тепловым эффектом около 220 кДж/кг, можно нагреть до 30 °C около 175 литров воды.
Ведущий инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Вадим Истомин отмечает, что в строительном секторе наблюдается тенденция к снижению потребления тепловой энергии зданиями за счет использования современных теплоизоляционных материалов и ограждающих конструкций. Способность этих материалов поглощать и высвобождать тепловую энергию можно использовать для улучшения тепловых характеристик построек. Энергетический и экономический эффект от применения МФП в строительных конструкциях составляет от 2 до 13% и зависит как от типа материала, так и от региона использования.
В регионах с продолжительными низкими температурами композиты МФП могут применяться в переносных тепловых аккумуляторах, таких как термофоры ("грелки") для согревания тела сухим теплом. Основное отличие таких тепловых аккумуляторов от водяных грелок - выделение тепла в узком температурном диапазоне (50-60°С) и возможность быстрой зарядки с помощью бытовой микроволновой печи.
Согласно информации, предоставленной Баскаковым, принцип работы МФП основан на поглощении тепла при плавлении и выделении тепла при затвердевании. Таким образом, эти материалы способны выступать в роли тепловых аккумуляторов. МФП можно разделить на органические и неорганические. Неорганические МФП включают соли, металлы и их сплавы, а органические МФП состоят из парафинов, жирных кислот и спиртов. На данный момент массовые аналоги этих материалов отсутствуют.
Основная цель проекта заключается в повышении теплопроводности таких МФП-композитов. Для этого используются графеновые материалы, разработанные специалистами Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН. Увеличение теплопроводности МФП позволит ускорить процессы зарядки и разрядки тепловых аккумуляторов, что, в свою очередь, повысит эффективность этих устройств.
