В ряду экологических проблем, стоящих перед человечеством, особенное место занимает снабжение населения питьевой и технической водой. Согласно недавним научным публикациям, в мантии Земли воды содержится в несколько раз больше, чем в Мировом океане, но по прогнозам в ближайшие годы стоимость литра чистой воды может превзойти стоимость литра бензина. Значительную часть стоимости составляют затраты на извлечение воды из источника и транспортировку к потребителю. Это ещё как-то можно посчитать и понять. Но как посчитать затраты человеческой энергии и здоровья на добычу воды индивидуальными потребителями, например, одинокой бабушкой в удалённой российской деревне или стайкой негритянок, совершающих каждый день многокилометровые походы за водой на ближайшую реку?

Для транспортировки воды нужна энергия. Её традиционные источники — электрические сети, дизель-генераторы, даже ветроэлектростанции и солнечные батареи — здесь часто нельзя использовать: дорого, далеко, не всегда доступны и некому обеспечивать квалифицированную эксплуатацию. В то же время в российской глубинке, в калмыцких степях, в африканских джунглях полно даровой энергии, в ней фактически «купаются», но взять её не могут. Решение проблемы есть, и его использование в ближайшее время и в широких масштабах улучшит здоровье отдельно взятого индивида и природной среды в целом.

В 1974 году советский журнал «Изобретатель и рационализатор» опубликовал статью «Насос, работающий сам по себе» [1] с описанием оригинальной разработки известного изобретателя П. А. Радченко. Он сконструировал насос, работающий на разности температур наружного воздуха и поднимаемой из скважины воды, изготовил из подручных материалов действующий образец и продемонстрировал его в работе корреспонденту издания.

В те времена воплотить в жизнь идею, возникшую у пенсионера, можно было только в силу чудотворного воздействия. В некоторой степени чудо произошло. Историю эту в 2009 году также поведал журнал «Изобретатель и рационализатор» [2]. Оказалось, что местные власти, прочитав разгромную и некомпетентную статью корреспондента одной из центральных газет, что-то прослышавшего о насосе Радченко, в своём идеологическом рвении приказали правоохранительным органам уничтожить «бесовское» изделие, противоречащее, по мнению корреспондента и примкнувшего к нему* начальства, «материалистическим законам природы». Согласно милицейскому протоколу, «идеологически невыдержанный» насос был уничтожен. А согласно местным слухам — не менее 12 таких самоделок затем успешно работали на приусадебных огородах отдавшего приказ начальства, некоторые работают и до сих пор. Идеологические убеждения оказались слабее личных интересов власть имущих «материалистов».

В то же время подобные Радченко неугомонные личности, не подозревая о своей «ереси», продолжали «нематериалистически» мыслить. В 1981 году инженер из Алма-Аты Г. Бартулин получил авторское свидетельство на «Усовершенствованный насос Радченко» [3], а в 2003 году изобретателю из Самарской области В. А. Горелову был выдан патент РФ на «Насос, работающий сам по себе» [4].

Оба изобретения были направлены на повышение производительности насоса, но в обоих случаях сохранилась препятствующая этому принципиальная причина — совмещение во времени и по месту двух противоположных работающих в насосе физических процессов нагревания рабочего тела теплом окружающей среды и его охлаждения поднимаемой из скважины водой.

Термостатическая энергетика . 3/2017. Фото 1

Принцип работы насоса Радченко состоит в следующем. Пар легкокипящей жидкости (ЛКЖ), находящейся в испарителе 1 (рис. 1) и испаряемой теплом окружающего воздуха, растягивает упругий баллон 3, который вытесняет воздух из жёсткой ёмкости 4 в водозаборник 6. В водозаборнике воздух образует с водой водовоздушную смесь, она поднимается по соединительному шлангу к испарителю (принцип эрлифта), воздух из смеси уходит в атмосферу, а вода через лейку 8 орошает испаритель 1, охлаждая находящиеся в нём легкокипящую жидкость и её пар, и сливается в водоприёмник 9. Пар ЛКЖ конденсируется, упругий баллон сжимается, открывается клапан 10, и в жёсткую ёмкость поступает атмосферный воздух. Далее процесс повторяется без искусственного подвода энергии — круглосуточно, бесшумно, пожаробезопасно и бесплатно.

С точки зрения термодинамики имеем тепловую машину с непривычным пока источником энергии — рассеянным в атмосфере теплом или «энергией окружающей среды» (ЭОС). Никакого противоречия законам термодинамики здесь нет. Производительность насоса в такой схеме определяется тем, какой из процессов — нагревание или охлаждение — превалирует в данный момент, и производительностью эрлифта. Автору данной статьи удалось найти пути повышения производительности и заодно предложить новое название для насоса — «термостатический насос» (ТСН). Это более технически определённое наименование, чем сказочное «насос, работающий сам по себе» (похожее на «кошка, которая гуляет сама по себе»). Суть этих технических и лингвистического решений защищена несколькими патентами РФ.

Заявленные в этих патентах конструкции проверены в макетном образце ТСН, показанном на фото 1. Нижний блок — это водозаборник. Масса насоса — 2,5 кг, производительность — 60 л/ч с глубины 10 м при температуре воздуха 20 °C. Как следует из принципа действия, производительность увеличивается с ростом температуры воздуха. Её значение может быть повышенно увеличением габаритов и использованием различных технических хитростей, которые предполагается применить на серийных изделиях.

Глубина, с которой ТСН может качать воду, и высота, на которую он может её поднимать, ограничиваются только прочностью его элементов. Помимо водоснабжения или осушения различных ёмкостей, например, судовых трюмов, весьма перспективно применение ТСН для перекачки пожароопасных жидкостей.

Наряду с использованием даровой энергии окружающей среды большим достоинством ТСН является высокая надёжность его конструкции, в которой нет подвижных деталей и соединений, не нужны дорогостоящие материалы и технические процессы. Эти достоинства неизбежно приведут к появлению нового класса работающих на энергии окружающей среды устройств — «термостатических аппаратов» (ТСА).

Что они будут собой представлять, приблизительно видно и сейчас. Так, с использованием лежащей в основе ТСН идеи разработан и испытан макетный образец насоса для перекачки теплоносителя в системе солнечного коллекторного нагревателя. Общий вид насоса, называемого на стадии разработки «термостатический регулирующий насос», показан на фото 2. Он обеспечивает автоматическое поддержание требуемой температуры на выходе коллектора без применения каких-либо устройств традиционной автоматики. Ещё одним примером может стать основанный на принципе ТСН «термостатический солнечный опреснитель», схема которого разработана и начата разработка конструкторской документации.

В такого рода тепловых машинах тепло окружающей среды преобразуется в механическое движение. Это открывает возможность создания на их основе «термостатической электростанции» с очень неплохими показателями. Так, например, в одном кубическом метре воды при температуре 20 °C содержится 2 × 107 калорий тепла, чего достаточно для генерации 1 МВт (!) электроэнергии с водной поверхности площадью 120 м2. Ни один из существующих альтернативных источников электроэнергии не может похвастаться такими показателями. При этом качество воды значения не имеет. Неважно, болото ли это или пляжная акватория Багамских островов. Принципиально важно только наличие воды с разной температурой в её различных областях или наличие воды с температурой, отличной от температуры окружающей атмосферы.

Потенциальные возможности термостатических аппаратов и области применения широки, однако на тернистом пути их внедрения стоят недоверие к новизне и психологическое непринятие возможности работы на энергии, полученной «из ничего». Мало кто знает, что уже возникло новое направление в науке, к которому можно отнести и ТСА — «бестопливная энергетика». К сожалению, её развитие в сильной степени зависит от мнения «эксперта». Как правило, этот эксперт — «забронзовевший», о бестопливной энергетике не желающий и слышать — отделывается гипнотизирующей дилетанта формулой: «Здесь нарушается второе начало термодинамики!» Увидеть работающее устройство он отказывается, так как «этого не может быть». В подкрепление неприятия ещё и выдвигается убийственный, по мнению многих, вопрос: «А почему этого нет там, на Западе?» Ситуация почти непреодолимая. Ещё Генри Форд писал: «Если довериться эксперту, то могут возникнуть вещи, которые покажутся невыполнимыми. У нас нет так называемых “экспертов”. Мы даже вынуждены были уволить всех лиц, которые вообразили себя таковыми».

Ну, а мы повторим слова кардинала Армана Жана дю Плесси Ришельё: «Если это возможно, это уже сделано. Если невозможно — это будет сделано!»