Создан кондиционер будущего: охлаждение без вредных хладагентов

Знакомьтесь: электрокалорический тепловой насос. Его суть в том, чтобы использовать не испарение хладагентов, а удивительное свойство некоторых материалов — менять температуру под действием электрического поля. Проще говоря, включаешь ток — керамика нагревается, выключаешь — остывает. Гениально, не правда ли?

В основе устройства — особая керамика, чьи атомы обладают электрической поляризацией. В обычном состоянии их «полюса» смотрят в разные стороны, создавая микробаланс. Но стоит приложить электрическое поле, как все эти крошечные диполи выстраиваются в чётком порядке, словно солдаты на параде.

«Этот переход от хаоса к порядку резко снижает так называемую энтропию электронов, — объясняет один из авторов работы, Эммануэль Дефей. — А законы физики не терпят снижения общего беспорядка во Вселенной. Поэтому, чтобы скомпенсировать это, атомы в кристаллической решётке начинают вибрировать интенсивнее, что мы и ощущаем как нагрев». Звучит почти как магия, но это чистая термодинамика.

Охлаждение электрическим импульсом

Дальше — ещё интереснее. Учёные отводят это лишнее тепло, прогоняя жидкость между пластинами керамики, оставляя поле включённым. Пластина возвращается к комнатной температуре, но её поляризация остаётся упорядоченной. А потом… выключают электричество. И происходит обратный процесс: диполи снова «разбегаются» в хаотичном танце, забирая тепло из атомной решётки. Температура керамики падает ниже окружающей среды, и она готова охлаждать новую порцию жидкости. Цикл замыкается.

В реальном устройстве нагретая жидкость будет отдавать тепло на улицу, а охлаждённая — поддерживать приятную прохладу в комнате. Если же задача — обогрев, то всё работает наоборот: насос «выкачивает» тепло из холодной внешней среды и переправляет его внутрь здания. Знакомая схема? Да, это принцип любого теплового насоса, но реализованный принципиально иным способом.

Эффективность у существующих компрессорных систем уже очень высока — они могут выдавать в три раза больше тепловой энергии, чем потребляют электрической. Сможет ли новая технология составить им конкуренцию? По словам Дефея, потенциально — да, но для этого предстоит ещё много работы. Прототип — лишь первый шаг.

Зато какие перспективы! Такой насос не нуждается ни в опасных фреонах, ни в аммиаке, которые угрожают озоновому слою и климату. В нём нет движущихся частей вроде компрессора, а значит, он может быть компактнее, тише и, возможно, долговечнее. Представьте себе кондиционер будущего: бесшумный, экологичный и невероятно эффективный. Разве не к этому мы должны стремиться?