Ученые Томского госуниверситета разрабатывают прорывные энергоэффективные решения для строительной отрасли и энергетики, сообщает пресс-служба вуза. Проект посвящен созданию пассивных систем климат-контроля на основе специальных материалов, которые накапливают тепло при плавлении и отдают его при затвердевании. Внедрение таких технологий позволит регулировать температуру в зданиях без дополнительных затрат электроэнергии, а также создавать эффективные системы охлаждения для современного оборудования.
Рост энергопотребления в мире, связанный с автоматизацией и развитием вычислительной техники, обостряет проблему теплового загрязнения. Особенно ресурсоемким является поддержание комфортного микроклимата в помещениях. Ответом на этот вызов могут стать материалы с фазовым переходом, например, определенные воски или соли. Их ключевое свойство — способность поглощать и выделять значительное количество тепла, практически не меняя при этом свою температуру.
Коллектив механико-математического факультета (ММФ) ТГУ с 2022 года углубленно изучает эти процессы, создавая уникальный вычислительный комплекс и цифровые модели. Они с высокой точностью описывают поведение «умных» стен, окон и накопителей энергии в реалистичных условиях, под воздействием солнца, ветра и перепадов температур. Уже получены впечатляющие практические результаты: интеграция парафинов в кирпичные блоки снижает теплообмен через стену на 80–87%, а их сочетание с обычным утеплителем уменьшает тепловой поток на 73,7%.
«Мы разработали новые вычислительные модели для решения сопряженных задач сложного тепломассопереноса. Эти результаты можно использовать для проектирования пассивных систем кондиционирования и охлаждения», — поясняет руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории ММФ ТГУ Надежда Бондарева.
До середины 2027 года исследователи планируют создать цифровые прототипы законченных систем — от компактных теплоаккумуляторов для зданий до решений для серверов. Для проверки моделей в лаборатории будет собран экспериментальный стенд с безопасным материалом-аккумулятором — лауриновой кислотой. Это закроет важный цикл «расчет — эксперимент — верификация», необходимый для внедрения надежных инженерных разработок в жизнь.
