Специалисты Уральского федерального университета разработали гибридную сушилку, которая актуальна для территорий с «северным» летом (высокоширотные регионы России, северной Европы, северного Китая). Аппарат работает 24 часа: днем накапливает солнечный свет и аккумулирует тепло, а ночью продолжает сушить продукты благодаря «умному» блоку — фазоизменяющемуся материалу. Стоимость такой сушилки невысокая за счет использования недорогих комплектующих, поясняют разработчики, а сроки окупаемости меньше месяца. Описание новой модели и экономические показатели исследователи опубликовали в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer.
«Мы живем в регионе, где полгода лежит снег, а солнце светит, но даже летом не сильно греет. При этом летом день длится почти сутки. То есть это условия, при которых зимой нет тепла, а летом много света, но нет постоянного тепла. Поэтому сушить урожай на открытом воздухе или с помощью солнечных сушилок крайне сложно, а использование электрических аналогов затратно и при высоких ценах на электричество экономически невыгодно. Для таких условий, которые, кстати, актуальны не только для российских Урала или Сибири, но и для Скандинавии, Канады, Аляски, Северного Китая, мы и разработали гибридную сушилку, адаптированную под “северное” лето», — рассказывает заведующий кафедрой систем автоматизированного проектирования объектов строительства УрФУ Владимир Алехин.
Особенность уральской разработки — фазоизменяющийся материал. Внутри аппарата установлен специальный блок с органическим материалом (парафиноподобное вещество). Днем, когда светит солнце, он плавится, накапливая тепло, как аккумулятор. Ночью материал застывает и отдает накопленную энергию обратно в сушильную камеру. Благодаря этому сушилка может работать круглосуточно, используя накопленное тепло даже после заката, поясняют разработчики.
Использовать такой воздухоосушитель можно не только для сушки овощей или фруктов, но и грибов, ягод, трав, зерна, что очень актуально для регионов с холодным климатом, где вопросы продовольственной безопасности стоят острее, чем, к примеру, в низкоширотных регионах, полагают исследователи.
«Опыты показали, что воздухоосушитель накапливает тепло всего за 140 минут солнечного дня, а отдает его потом почти 24 часа. Благодаря этому температура внутри агрегата стабильная: днем она не перегревается (не пересушивает продукты), а ночью не сильно снижается. Такой подход позволяет сократить время сушки продуктов, по сравнению с обычной солнечной сушилкой — к примеру, время сушки грибов сокращается на пять часов — и значительно сэкономить электроэнергию в теплые периоды», — рассказывает соавтор разработки, аспирантка кафедры систем автоматизированного проектирования объектов строительства УрФУ Юэ Хуань.
По предварительным подсчетам разработчиков, за счет комбинированного подхода (в зимние пасмурные дни аппарат работает от электричества, а в теплые солнечные — от солнечного привода) новая сушилка позволит сэкономить 1237 кВт/ч в год (это примерно столько же, сколько потребляет обычная квартира за три-четыре месяца) в сравнении с электрическими аналогами. Так, экономия только на электричестве на одном аппарате составит около 77 долларов в год. Сроки окупаемости такого аппарата — меньше месяца.
Уральский воздухоосушитель состоит из модулей, что с одной стороны, упрощает его сборку, а с другой — позволяет настраивать под потребности пользователей, сезонное световое излучение и географические широты за счет изменения количества модулей и их перестройки.
«По нашим подсчетам, срок службы воздухоосушителя составляет 10 лет при условии 90 дней работы на солнечной энергии летом каждого года, 65 дней работы на электроэнергии в летние рабочие дни, 181 дня работы на электроэнергии в весенние, осенние и зимние рабочие дни», — перечисляет Юэ Хуань.
Аналоги в мире существуют, добавляют исследователи, но это преимущественно электрические или солнечные сушилки, которые либо дороже в использовании, либо дольше и менее продуктивно сушат продукты.
Сейчас ученые ведут поиски и переговоры с китайскими потенциальными партнерами для дальнейшего внедрения аппарата на производстве.
Отметим, работу китайских аспирантов поддержал Китайский стипендиальный совет и Уральский федеральный университет (грантовая стипендия №: SFPRTB4.24). Исследования на кафедре в УрФУ проводятся при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Источник: Минобрнауки России
