Лучи, приносящие тепло!

Александр ЧУНОСОВ, Дмитрий МОРГУЛЕС

Проблема теплового комфорта — ровесница человеческой цивилизации. Вопрос элементарного обогрева решался разными способами — от примитивного костра пещерного человека до систем центрального отопления и прочих современных установок. XXI век ставит свои условия — прежде всего высокий коэффициент полезного действия (КПД) тепловой установки при бережном отношении к энергоресурсам. К экономическим требованиям добавляются и экологические. И КПД костра в несколько процентов, равно как и КПД в несколько десятков процентов лучших современных тепловых установок, сегодня человеческую цивилизацию категорически не устраивает.

Когда автор этих строк впервые услышал о КПД тепловых систем, изобретенных, разработанных и производящихся на базе научно-технического центра «АгроЭСБ» Челябинского государственного агроинженерного университета, просто не поверил. Ну не может быть КПД установки столь близок к абсолюту, а точнее, 95–98 процентов! Однако убедился в том сам, как и побывавшая вчера в лабораториях НТЦ «АгроЭСБ» ЧГАУ делегация венгерских ученых и политиков. Вместо запланированных по графику визита десяти минут для знакомства с этой работой челябинцев наши гости провели здесь целый час.

Их в буквальном смысле потряс эффект челябинской СЛО — системы лучистого отопления, работающей в невидимой тепловой составляющей солнечного спектра длиной волны 15 мкм.

Закон Ома в XXI веке

Казалось бы, что может быть нового в старом добром законе Ома, который гласит о выделении тепла проводником, через который пропускают ток. Однако прорывные технологии XXI века позволяют использовать эффект выделения тепла проводником в новой форме. Сам по себе закон Ома как был, так и остался, в известной формулировке. Но вот использовать в дело практически все тепло, снимаемое с нагретого током проводника, пока не научился никто. Это в чистом виде ЭСБ — энергосберегающая технология. Тепло выдается лучистыми источниками энергонагревателя в самой экологически и биологически важной для человеческого организма узкой инфракрасной части спектра. Она как раз соответствует живительной длинноволновой части излучения Солнца. Пластиковое полотно с вмонтированным в нем ленточным резистором-сопротивлением становится источником равномерно распределенного направленного теплового потока, причем весь нагрев практически полностью идет в дело, а не на обогрев наружной атмосферы.

Мало кто задумывался, куда теряется тепло от батарей парового отопления, обычных калориферов, электрических панелей в стенах зданий. Оказывается, если вдуматься в суть процесса теплообмена, все эти системы без исключения — начиная от крестьянской русской печки в избе, кончая самыми продвинутыми тепловыми системами в коттеджах олигархов — основаны на конвективном тепловом процессе. Конвекция масс нагретого и холодного воздуха просто-напросто уносит львиную часть драгоценного тепла в окружающую атмосферу, принося не столько пользу, сколько экономический и экологический ущерб, поскольку, по меткому выражению Дмитрия Менделеева, печка топится ассигнациями. Сбрасываемое в атмосферу по вине конвекции тепло вдобавок еще и усугубляет зловредный парниковый эффект, ведет к нежелательному изменению климата. Не говоря уже о прямых выбросах вредных веществ в виде дыма, шлака и прочих сопутствующих добавок.

Все экспериментальное — детям!

Ученые и инженеры НТЦ «АгроЭСБ» ЧГАУ сумели так спроектировать свои установки, что давным-давно известные законы физики заработали во благо человека почти на сто процентов! Совершенно не нужны раскаленные батареи отопления, когда помещение любого размера и любого назначения — от комнаты до производственного цеха — отапливается омическим теплом именно в той узенькой части спектра лучистой энергии, которая как раз и нужна человеческому организму. Причем система столь универсальна, долговечна и надежна, что ее можно применять хоть в космическом корабле, хоть в подводной лодке, хоть в обыкновенном садовом домике. При этом никакого ухода и технического обслуживания практически не требуется.

В комплексе, разработанном челябинцами, есть еще и система автоматического управления. В самом деле, какой смысл обогревать, например, школу ночью либо когда занятия там закончились и ученики разошлись по домом? Автоматическая система управления, входящая в СЛО, в такие моменты убирает обогрев до необходимого минимума. Более того, для каждого помещения можно выбрать оптимальную температуру — кому-то нужна жара в тридцать градусов, другие лучше себя чувствуют при восемнадцати. Словно климат-контроль, столь распространенный в современных автомобилях, но на уровне объемов квартиры, школы, детсада.

Яркий пример использования СЛО — система челябинцев была смонтирована в детском саду поселка Туктубаево. Требовалось обогреть помещение в тысячу квадратных метров. Детсад расположен довольно далеко от теплотрасс.

Старая система отопления потребляла 36 тысяч Квт/часов электроэнергии в месяц, а сейчас — всего чуть более 4 тысяч Квт/часов поставили систему СЛО — все былые головные боли напрочь забыты! Экономия средств и людского труда просто невероятные. Потерь — ноль! Перед приходом детей система работает на разогрев до 23 градусов, дети ушли домой — температура понижается до четырнадцати градусов. Раньше дети ходили в этом детском садике чуть ли не в валенках, это при том, что батареи парового отопления были горячими. Сейчас никаких батарей и связанных с их обслуживанием проблем, а воспитатели сообщили авторам СЛО, что впервые за всю историю детского сада по полу можно ходить даже босиком. Конечно, для местного бюджета СЛО стала палочкой-выручалочкой, навсегда надежно снята болезненная проблема надежного отопления детского учреждения и попутно множество других.

Многие школы, как и другие учебные заведения и здания, служащие общественным нуждам, сегодня отапливаются от котельной. Получается так, что уголь приходится подвозить практически непрерывно, гигантское количество тепла теряется на теплотрассе, кочегары работают у печей круглосуточно, существует проблема шлака и едкого дыма, насыщенного двуокисью серы и много чем еще.

Интеллектуальные системы отопления

Как же устроена СЛО, достигающая таких положительных результатов? Лучистый пленочный электронагреватель (ПЛЭН) устроен весьма хитро. Длинные ленты тончайшей, микронной толщины проводящей фольги из специального нержавеющего, экологичного и с высокой омической теплоотдачей металла монтируются в вакууме между двумя тонкими листами особого гибкого пластика. Для направленности характеристик лучистого теплового излучения добавляется лист обыкновенной алюминиевой фольги. Пожалуй, и все!

К выводам резистора-фольги подводится напряжение, причем хоть постоянного, хоть переменного тока в диапазоне от 12 до 380 вольт, в зависимости от имеющегося источника питания. Змейка-резистор расположена в пластике таким образом, что при использовании переменного тока вредное электромагнитное излучение взаимокомпенсируется. Излучаются лишь только тепловые инфракрасные лучи в той самой узенькой части спектра, как раз необходимой организму в условиях уральского «солнечного голода».

Любопытно, но благодаря эффекту СЛО дети из туктубаевского садика перестали болеть. Здесь давно забыли про грипп и ОРЗ. Полностью лечебный эффект СЛО пока еще на стадии дальнейших клинических исследований, но уже первые итоги говорят одно — медики намерены в перспективе применять СЛО даже для лечебных процедур. Так, послеоперационное заживление ран при применении СЛО может идти значительно быстрее и без нежелательных осложнений и инфекций. Причем лучистая энергия действует дистанционно, совсем необязательно, например, обматывать пленкой ПЛЭН руку или ногу пациента. Инфракрасные лучи обладают необходимой проникающей способностью через практически любые материалы, за исключением разве что экранов из золота и платины.

Кстати, на достаточно высокой проникающей способности живительных инфракрасных лучей СЛО основаны совершенно необычные возможные схемы конструкции отопителей помещений. Самое популярное — потолок. А сверху отопитель можно прикрыть любым декоративным покрытием — деревом, стеклом, другими строительными материалами. За исключением, повторяю, золота и платины. Но что-то не приходилось слышать о моде к золотым потолкам!

С таким же успехом можно разместить листы ПЛЭНов системы СЛО под паркет или ламинат. Своего рода аналог уже существующих и широко разрекламированных систем «теплый пол», только СЛО дешевле, экологичней, и эффективнее. Не нравится такой вариант — пожалуйста, можете получить греющие кресло или кровать.

Но как ученые и инженеры НТЦ «АгроЭСБ» ЧГАУ обхитрили зловредную конвекцию? А она в качестве перемешивания влажных холодных и теплых масс воздуха не очень-то и нужна в случае СЛО, которая является источником лучистого отопления, отопления инфракрасными, тепловыми лучами. Причем стандартное полотно ПЛЭНа, допустим, железобетонное покрытие жилого здания толщиной в двадцать сантиметров до заданной температуры прогревает за 2–4 часа. А деревянные конструкции либо конструкции из других легких материалов — вообще за какие-то десять минут.

Плюсы не только в температуре

Вот только бросающиеся в глаза инновационные преимущества технологии СЛО:

— Главное — принципиальное изменение самого процесса теплопередачи, первым этапом которого является лучистое излучение в длинноволновой, тепловой части спектра.

— Высокие динамические свойства СЛО, заключающиеся в ее способности увеличить температуру воздуха на десять градусов за сорок минут. Резкое снижение затрат на отопление помещений. Так, расчетные годовые эксплуатационные затраты в сравнении с аналогичными затратами меньше, чем у угольной котельной, в 8 раз, электрокабельной — в 5 раз, у систем энергопанелей — в 3 раза.

— Достижение более высокого уровня комфорта помещения, благотворно влияющего на состояние человеческого организма. Плюс еще положительные медицинские эффекты.

— Практически полностью исключены затраты на ремонт, обслуживание и столь мучительную подготовку к отопительному сезону. Никаких труб, протечек и опрессовок.

— Срок службы, эксплуатация ПЛЭН практически неограничены, может быть лет сто, а может, быть и больше. По понятным причинам предельный срок службы ПЛЭН экспериментально проверить сложно — нужно энное количество поколений человеческой жизни…

А еще — пожаробезопасность, экологичность, КПД в сумасшедшие 95–98 процентов, простой, быстрый и недорогой монтаж, высокий дизайнерский потенциал, умеренное инфракрасное излучение и так далее. И это все о СЛО.

Область применения — частные дома, офисы и общественные помещения, школы и детские сады, на стройках новых объектов, при реконструкции систем отопления.

Множество золотых медалей, дипломов самых престижных выставок, патентов на изобретение — такой урожай СЛО принесла своим разработчикам. Понятное дело, подтверждено соответствие системы абсолютно всем государственным нормам и требованиям федеральной службы Роспотребнадзора и санитарных правил и норм (Сан ПиН).

— Естественно, применение СЛО мы начали с животноводства, поскольку наш университет сельскохозяйственный,— сообщил научный руководитель НТЦ «АргоЭСБ», кандидат технических наук Николай Епишков.— Начали применять СЛО на свинофермах, сооружали небольшие будочки-логова для поросят с инфракрасным обогревом. Эффект получили сразу же. Во-первых, полностью исключили падеж поросят. Во-вторых, заболеваемость свели к нулю. В-третьих, привесы чуть ли не удвоились. В-четвертых, стал значительно меньшим расход кормов. Причем эффект наблюдается не только на поросятах, но и на других сельскохозяйственных животных и птицах.

Теперь понятно, почему недавняя делегация из Венгрии задержалась в Челябинске в НТЦ «АгроЭСБ» столь надолго. Как выяснилось, у наших ученых появились предварительные предложения о совместной деятельности.

Нужны не только деньги

А вот небольшой монолог Сергея Глухова, главного «двигателя» интеллектуальных систем отопления СЛО в производство, заместителя научного руководителя НТЦ «АгроЭСБ», генерального директора ООО «ЭСБ-технологии»:

— Интерес к эффектам нашей СЛО проявлен весьма большой. Мы развернули свое производство, продукция идет нарасхват. Конечно, без живейшего участия и поддержки ректора ЧГАУ академика РАСХН Василия Васильевича Бледных такое развитие в практической сфере научной разработки СЛО было бы просто невозможно. В ближайшем будущем по его инициативе ждем к нам в гости медиков-академиков, профессоров, ведущих врачей Уральского региона. Будет проведено специальное совещание на нашей базе НТЦ.

Единственная беда, то ли власть равнодушна к СЛО, то ли не очень о нас земляки знают — заказы в основном поступают издалека. Правда, сейчас разворачивается наше сотрудничество с Уйским и Сосновским районами. Но мы могли бы сделать для региона значительно больше. Единственное, что нам необходимо, расширить производство. Для этого необходима площадка, либо небольшое здание в городе, не слишком далеко от НТЦ. Нужно лишь желание и соответствующее решение властей. В этом случае мы могли бы резко расширить наше производство до миллиона квадратных метров ПЛЭН в месяц. Причем производство у нас абсолютно экологически чистое — ни шума, ни дыма, ни каких-либо вредных выбросов. Как бы не получилось, что через два-три года нашим землякам не пришлось приобретать систему СЛО где-нибудь за тридевять земель. И за большие деньги. Надеюсь, что через вашу газету о нашей просьбе, наконец, услышат в высоких кабинетах.

Со своей стороны необходимо заметить, что система СЛО — наш, челябинский вклад в решение становящейся все острее проблемы энергоэффективности и ресурсосбережения. И проблема эта лежит уже не столько в области этики и экологии, сколько в плоскости экономики и даже выживания бизнеса. Судите сами: в ближайшие три года, только по официальным прогнозам, газ станет дороже в два раза, электроэнергия (и без того дефицитная в нашем регионе) — минимум в полтора.

От массового внедрения систем СЛО наша область может получить не только экономию средств предприятий и граждан (область применения технологии крайне широка — от большого производства до частных домов), но и настоящий кластер собственного инновационного производства с большой долей добавленной стоимости и прекрасным экспортным потенциалом.

Вопрос даже не столько в деньгах (хотя вопрос привлечения инвестиций в расширение производства, бесспорно, один из основных в этом проекте), сколько в политической воле, необходимой для массового внедрения технологии в жизнь. Многие вещи вполне можно сделать на уровне региона. Давно известно, что, например, губернатор штата Калифорния Арнольд Шварценеггер пробил через региональный парламент закон, запрещающий использование обычных ламп накаливания. Такой же закон не так давно приняла Австралия. А мы чем хуже? Или административный ресурс у нас только для выборов?