Отопление и кондиционирование дома за счет влажности воздуха: инновационная технология из Израиля
В условиях быстрого роста цен на энергоносители новый израильский стартап предлагает технологию, которая использует колебания влажности наружного воздуха для охлаждения и обогрева зданий – снижая стоимость обогрева или кондиционирования вдвое.
Представьте, если можно было бы нагреть или охладить свой дом, добившись желаемого уровня комфорта просто… из воздуха. Буквально.
Израильский стартап ThermoTerra воплощает это видение в новую систему возобновляемой энергии за счет колебаний влажности атмосферного воздуха.
«Водяной пар в воздухе, поглощаемый абсорбирующим материалом или проникающий в него, передает значительное количество энергии», — объясняет основатель и генеральный директор ThermoTerra Дрор Зхори.
Мы и сами знаем это по своему опыту. Когда вода испаряется, испарение вызывает охлаждающий эффект. Например, наше тело: когда нам жарко, выделяется пот, который, испаряясь, предохраняет нас от перегрева.
Когда водяной пар поглощается или конденсируется на материале, происходит обратное – выделяется тепло.
В жаркий день система, разработанная ThermoTerra, подает теплый и сухой воздух в дом или офис. Он проникает внутрь утеплителя стен здания — в пенобетон, силикагель или утеплитель из древесной ваты. Последний особенно хорошо впитывает влагу, — отмечает Дрор. Когда влага затем испаряется, поглощается энергия и здание охлаждается.
Когда температура снаружи понижается, внутрь поступает холодный и влажный воздух; при поглощении влаги материалом происходит нагрев, что используется для отопления дома или офиса. «Это естественное явление», — говорит Дрор.
Система ThermoTerra управляется встроенными в стены датчиками. Умные алгоритмы отслеживают, когда подавать внутрь горячий или холодный воздух, а когда его выпускать. Алгоритмы изучают предпочтения владельца и автоматически регулируют температуру в помещениях. Они также могут использовать прогноз погоды для расчета.
«Если сейчас очень жарко, но система знает, что через неделю будет холодно, она может заранее запастись водой», — говорит Дрор.
Потребность в новых технологиях, таких как ThermoTerra, неоспорима: около 40 процентов энергии, потребляемой зданиями, расходуется на отопление и охлаждение, а сами здания потребляют 30 процентов энергии, производимой в мире.
Три компонента
Чтобы творить чудеса, ThermoTerra требует интеграции конструкции воздуховодов и трубопроводов в новую стену. В существующих зданиях к стенам можно добавить новый фасад со встроенной изоляцией и воздуховодами.
Расходы того стоят. По оценке Дрора, включение технологии ThermoTerra в конструкцию здания может снизить затраты на отопление и охлаждение вдвое, «а в некоторых случаях даже до нуля».
«Умный» вентилятор, встроенный в стену, управляемый алгоритмами, перемещает горячий или холодный воздух по мере необходимости. Это единственная часть системы, которая потребляет электричество.
Система ThermoTerra состоит из трех основных компонентов:
- Накопительный резервуар – специальный абсорбирующий материал, размещенный внутри стены с воздушными каналами, предназначенными для перемещения потоков воздуха.
- Система вентиляторов, воздуховодов и заслонок.
- ActiveMemBrain, состоящий из интеллектуальных датчиков IoT и контроллера, использующий алгоритмы и облачные вычисления.
Используя специальные материалы, которые могут поглощать большое количество воды, в сочетании с запатентованной системой контроля, ThermoTerra использует колебания влажности для «зарядки» изоляционного материала. Это делает его более сухим зимой (ночью) и более влажным летом (или днем). Система нагнетает воздух, проходящий через материал, получая на выходе подогретый или охлажденный воздух – по мере необходимости.
Постоянно пропуская воздух с улицы через свою систему, система ThermoTerra сглаживает пиковые значения температуры и влажности, что приводит к созданию более комфортной среды в доме.
Реальный опыт использования
Идея новой системы пришла к Дрору, когда он строил свой собственный «зеленый» дом в сельской израильской общине, где сейчас и находится штаб-квартира ThermoTerra.
«Я использовал все известные мне технологии, чтобы построить дом с нулевым потреблением энергии», — рассказывает Дрор.
«Дом был полностью отключен от сети. Я не использовал ни дрова, ни какой-либо другой энергоноситель. Так что зимой мне было холодно».
Опыт Дрора в области биотехнологий, сельского хозяйства, машиностроения и экологического строительства привел его к осознанию того, что он может реализовать влажное охлаждение и обогрев, используя «естественный, простой и доступный материал, а не редкие элементы или сложные материалы, которые нам нужно импортировать».
Дрор заметил, что если оставить газету на солнце, «она станет очень сухой и хрустящей. Если же вы поместите ее во «влажную» комнату, она немного впитает влагу и снова станет мягкой».
Этот принцип является общим для всех видов материалов. Традиционные постройки из глины очень хорошо защищают от проникновения холода, сохраняя тепло внутри – используя тот же принцип.
Дрор обнаружил, что используя естественные колебания влажности, можно увеличить температуру в своем доме с 12 градусов по Цельсию до 26 градусов.
Первые шаги
Дрор Зхори основал компанию ThermoTerra в 2015 году вместе с Джереми Рутманом и экспертом по анализу данных Йонатаном Натаном. В компании работает пять человек.Компания получила грант от Министерства энергетики Израиля, Управления инноваций Израиля и от учредителей. В настоящее время компания подает заявку на исследовательский грант ЕС.
ThermoTerra также получила финансирование от компании Quantum Hub, спонсором которого является израильский производитель кондиционеров Tadiran.
«Мы говорили с их инженерами о совместной работе по сокращению количества энергии, необходимой для решения проблем с влажностью, над чем они работают», — сказал Зхори.
Команда увлечена тем, что делает.
«Сначала к нам пришел очень хороший программист, — рассказывает Зхори. – Я сказал ему, что у нас нет денег, чтобы платить зарплату. Он сказал: «Меня не интересует зарплата. Я много лет работал в компании, выпускающей кредитные карты, над искусственным интеллектом, который заставит людей покупать больше. Я хочу изменить мир».
Использование влажности
Дополнительные услуги включают установку датчиков обнаружения утечек дыма и газа, а также мониторинг уровня загрязнения воздуха внутри помещений и его фильтрацию.
ThermoTerra не будет разрабатывать собственные изоляционные материалы. «Мы не хотим быть теми, кто строит пассивную часть системы. Так что будем сотрудничать с подрядчиками», — говорит Зхори.
В настоящее время компания ищет партнеров, так как находится на этапе разработки продукта и тестирует систему в разных частях Израиля.
Забегая вперед, Зхори может представить себе использование своей системы для охлаждения автомобилей.
«Когда машина стоит на солнце, в ней становится жарко. Мы можем охладить воздух, используя испаряющуюся воду, собранную за ночь».
Будь то в машине, в доме или в другом месте, о котором даже Зхори еще не подумал, «охлаждение и обогрев — это основная потребность. Мы даем людям возможность сделать свои дома самоохлаждающимися и самонагревающимися».
Оригинал статьи – https://www.israel21c.org/new-technology-can-heat-and-cool-your-house-using-nothing-but-air/
