Мариупольский интернет-магазин кондиционеров

Корзина
    Ваша корзина пуста!

Магнитное охлаждение - будущее бытовых холодильников и кондиционеров

Первая международная конференция по вопросам магнитного охлаждения при комнатной температуре акцентировала внимание международного сообщества на поиске альтернативных методов охлаждения.

Мероприятие, проведенное в сентябре 2005 года в Швейцарии, организовал Инженерный институт в г. Ивердон и Международный институт холода (IIR). Конференцию посетили 150 участников и докладчиков со всего мира, что свидетельствует о восстановлении актуальности этой новой и одновременно древней темы. Это неудивительно: изменение климата и опасность парникового эффекта побуждают ученых и предпринимателей искать принципиально другие решения в области охлаждения.

Подтверждением огромного потенциала этой технологии является уже седьмая международная конференция по вопросам магнитного охлаждения при комнатной температуре (Thermag VII), которая пройдет в сентябре 2016 года в г. Турин, Италия.

Репутация фторированных хладагентов становится все хуже, даже несмотря на то, что в Европейском положении о фторсодержащих газах упор сделан не в запрете этих продуктов, а на герметичности оборудования. Однако продолжается поиск альтернативных путей увеличения мощностей холодильного оборудования, и специалисты вновь обращают внимание на решения, которые не получили развития в прошлом. Среди них давно известен и вновь открыт хладагент СО2, а также технология магнитного охлаждения.

Так называемый магнитокалорический эффект открыл в 1881 году немецкий физик Эмиль Варбург. Феномен заключается в том, что материал, если его поместить в магнитное поле, нагревается, а если его оттуда забрать, охлаждается.

Решающими для охлаждающего эффекта являются качества магнитокалорического материала, например, достижимая разница температур во время размагничивания. И именно в этом современные научные достижения могут преодолеть давние препятствия на пути развития технологии. Новые сплавы содержат гадолиний или марганец и отличаются высоким магнитокалорический эффектом.

Благодаря таким дополнительным элементам, как железо, фосфор, мышьяк или никель, оптимизируется холодопроизводительность магнитного охлаждения. Таким образом, сегодня магнитокалорический эффект можно использовать при комнатной температуре, тогда как раньше это было возможно только при очень низких температурах внешней среды и очень сильных магнитных полях (5-10 Т). Необходимая сила магнитного поля сегодня также значительно меньше, она составляет 2-3 Т. Поэтому, вместо сверхпроводящих магнитов, которые были нужны прежде, можно использовать постоянные магниты. Это является решающим преимуществом, ведь сверхпроводящие магниты нельзя было использовать при комнатной температуре.

Что такое магнитный холодильник

Магнитокалорический эффект можно использовать по-разному. Особенно ярким примером является магнитный холодильник, сделанный в Швейцарии, отмеченный наградой Swiss Technology Award 2006 и отдельными призами федерального министерства энергетики Швейцарии и фирмы ASEA Brown Boveri. Теоретическую базу для создания аппарата разработали в Инженерном институте г. Ивердон-Лес-Байнс. Руководил этими исследованиями профессор Петер В. Егольф, который возглавляет рабочую группу по вопросам магнитного охлаждения в Международном институте холода в Париже (IIR).

Петер В. Егольф убежден, что магнитное охлаждение имеет огромный практический потенциал и почти полностью заменит в будущем традиционное охлаждение: «Рынок к таким изменениям уже практически готов. Этому будет способствовать высокая концентрация энергии и большая безопасность оборудования, небольшие размеры, удобство и легкость. Оно идеально для использования в автомобилях, самолетах и на судах».

Как работает магнитный холодильник

Работа магнитного холодильника основывается на принципе ротационного теплообменника из сплава на основе марганца с высоким магнитокалорический эффектом, который с одной стороны окружен магнитом. Магнитное поле нагревает половину цилиндра, через которую проходит, например, воздух. Оно, в свою очередь, также нагревается. Если пропустить воздух через другую часть цилиндра, то происходит процесс охлаждения, являющимся основным для функционирования холодильной машины. Попросту говоря, вращается цилиндр, с одной стороны которого выходит теплый воздух (нагретый при намагничивании), а с другой стороны - холодный (охлажденное при размагничивании). Ротационный принцип работы конструкции создает непрерывный цикл с высоким коэффициентом мощности.

 

Заметим, что магнитное охлаждение уже успешно применяется и в других сферах. Так, например, французское предприятие Cooltech-Applications с 2003 года полностью сосредоточилось на этой технологии и предлагает индивидуальные решения для пищевой промышленности и отрасли бытовых и промышленных систем кондиционирования. Деятельность предприятия французское правительство отметило премией за инновационные технологии.

Безопасность для окружающей среды

Важнейшие преимущества магнитного холодильника и магнитного охлаждения в целом - это экологическая безопасность, надежность и энергетическая эффективность. Рабочими веществами для охлаждения могут быть воздух или вода. Нет необходимости использовать синтетические хладагенты, способные усиливать парниковый эффект, а также воспламеняющиеся, токсичные или взрывоопасные вещества (аммиак, бутан, пропан). Кроме того, не нужны компрессоры. Это означает, что не будет проблем, связанных с вибрацией, запахом, интенсивным износом, характерными для компрессорных машин, поскольку срок службы магнитной машины гораздо больше.

Термодинамический эффект систем с магнитным охлаждением значительно выше, чем в случае обычных циклов сжатия. Это снижает потребление энергии, а также уменьшает производственные затраты. К тому же оборудование чрезвычайно компактное и может использоваться во многих сферах, от глубокого охлаждения до обогрева помещений.

Потенциал технологии магнитного охлаждения

Магнитному охлаждению прогнозируют большое будущее. Главной сферой его использования будут, очевидно, устройства низкой мощности, например, холодильники или кондиционеры для легковых автомобилей. Помимо прочего это обусловлено тем, что сила поля современных постоянных магнитов еще не очень высокая, не до конца исследовано влияние сильных магнитных полей на организм человека, и необходимостью избегать препятствий в электронных и других устройствах.

Мощность известных сегодня конструкций не превышает 15 кВт, а по стабильности и точности ротационных систем существуют очень высокие требования. Итак, эта высоконадежная технология, несомненно займет достойное место в области охлаждения и кондиционирования, но после нескольких этапов усовершенствования, которые должны предшествовать серийному производству.

Источник: novatechnika.info