Корейский институт машиностроения и материалов (KIMM) сообщил о создании и испытаниях опытного образца химического адсорбционного теплового насоса холодопроизводительностью 10 кВт. Установка вырабатывает холод, используя низкотемпературную сбросную теплоту порядка 40 °C — от технологического оборудования, промышленных процессов или систем охлаждения дата-центров. Разработка ориентирована на общественные и промышленные здания, производственные площадки и ЦОД.
Принцип работы. Химический адсорбционный тепловой насос — термически приводимая машина, в которой перенос теплоты обеспечивается обратимым связыванием паров хладагента твёрдым сорбентом. Вместо электропривода компрессора к слою сорбента подводится теплота, под действием которой ранее поглощённый хладагент десорбируется. Пар конденсируется с отводом теплоты конденсации, затем дросселируется и кипит при низком давлении в испарителе, отбирая теплоту у охлаждаемой среды. На стадии адсорбции пар вновь поглощается сорбентом, и цикл повторяется. Основной привод цикла — теплота; электроэнергия расходуется только на вспомогательное оборудование: насосы, арматуру, автоматику.
Ключевое отличие от серийных адсорбционных чиллеров — рабочая температура греющего контура. Существующие адсорбционные системы охлаждения требуют источника с температурой от 70 °C и выше, тогда как корейская установка подтвердила работу в режиме охлаждения при температуре сбросной теплоты около 40 °C. Это открывает для утилизации тот диапазон, который сегодня практически не используется: обратную воду контуров жидкостного охлаждения серверов, оборотную воду компрессорных и холодильных станций, низкопотенциальные сбросы технологических линий.
Адсорбер. Разработчики переработали конструкцию адсорбционного слоя и получили удельную холодопроизводительность (SCP — specific cooling power) 346,5 Вт на килограмм сорбента, что, по их оценке, более чем вдвое превышает показатели зарубежных аналогов. SCP определяет требуемую массу сорбента на единицу холода и напрямую задаёт габариты и металлоёмкость аппарата — для адсорбционной техники это критичный параметр, поскольку её традиционное слабое место именно массогабаритные характеристики.
Компрессор. В контур введён электрохимический компрессор, не имеющий механических движущихся частей: перенос и сжатие аммиака происходит за счёт электрохимической реакции на мембранном стеке. Узел разработан коллективом Университета Чунан; в сравнении с механическим компрессором он снижает потребление электроэнергии и практически не создаёт шума и вибрации, что важно для установки в больницах, учебных заведениях и жилой застройке.
Хладагент — аммиак (R717), природное рабочее вещество с нулевым потенциалом разрушения озонового слоя и потенциалом глобального потепления, что снимает вопросы соответствия международным ограничениям на ГФУ.
Кооперация и статус проекта. Работу вели коллектив Центра исследований тепловых насосов KIMM под руководством ведущего научного сотрудника Ким Ёна и группа профессоров Ким Минсона и Ким Донгю из Университета Чунан; опытный образец на 10 кВт изготовила компания Samjung Tech. Проект выполнен при поддержке программы «Алхимик» Корейского института оценки и планирования энергетических технологий (KETEP). По словам Ким Ёна, сейчас идут испытания прототипа, а внедрение планируется в дата-центрах, зданиях и на промышленных объектах.
Значение коэффициента преобразования (COP) системы и параметры холодоносителя разработчики пока не раскрывают, поэтому оценить конкурентоспособность решения по сравнению с абсорбционными бромисто-литиевыми машинами и парокомпрессионными чиллерами на текущем этапе нельзя.
