Бесперебойник для котла — какой ИПБ выбрать для отопления

Бесперебойники — инвенторные блоки питания для газового котла и другого отопительного оборудования выручат в случае отключения электроснабжения. Когда дом окажется обесточенным, ИБП (бесперебойник) снабдит некоторое время систему отопления электроэнергией 220 В 50 Гц, и спасет частное хозяйство от замораживания. В случае с твердотопливным котлом, потребность в ИПБ еще больше, так как насос в этом случае не должен останавливаться вообще, чтобы котел не перегрелся, или должно быть реализовано самотечное аварийное движение жидкости….

Как устроен бесперебойник для котла

Прежде чем определится какой ИПБ приобретать рассмотрим основные особенности конструкции. В составе бесперебойника могут быть следующие основные блоки.

• Аккумуляторные батареи.
• Инвертер — преобразователь постоянного напряжения в переменное 220 В.
• Выпрямитель — преобразовывает напряжение 220 В в низковольтное постоянное для зарядки аккумулятора.
• Стабилизатор напряжения — выполняет важную функцию, так как энергоснабжение котла должно выполнятся стабилизированным напряжением, только в этом случае производитель сохраняет гарантию, например….
• Реле быстрого переключения, с сети на аккумуляторы…

Конструктивные особенности ИПБ

ИПБ может быть трех видов.

Самый дорогой и надежно-снабжающий стабилизированной электроэнергией бесперебойник по типу «ин-лайн», — что означает включенный последовательно с котлом.

Здесь напряжение из сети всегда проходит через блоки устройства, тогда  ИПБ работает как стабилизатор. Когда сеть пропадает, без задержки времени (переключение равно «0») напряжение на котел подается с аккумуляторов.

Простейший ИПБ и самый дешевый работает по схеме «оф-лайн», что означает что он не в лини и находится себе в сторонке.

В этом бесперебойнике нет стабилизатора, который придется докупить. При отсутствии напряжения в сети будет значительная задержка на переключение реле, при этом автоматика должна отключить котел.

Промежуточный вид ИПБ — тот же оф-лайн, но с внутренним стабилизатором.

Какая мощность бесперебойника потребуется

Требуемая мощность бесперебойника определяется по потребителям котельной. Принимается — максимально-потребляемая мощность насосов плюс запас на управляющую электронику.

Обычно для газового котла, который отапливает частный дом принимается 150 Вт, здесь учитывается электроника, насос, и вентилятор. Минимальная мощность для отдельного насоса принимается не менее 30 Вт.

Пример подсчета: газовый котел 150 Вт, насос оранжереи 50 Вт, насос дома 50 Вт, насос бойлера — 150 Вт. Итого — 400 Вт.

Время работы ИПБ — выбор емкости  аккумуляторов

Какой запас энергии должен таить в себе аварийный блок питания для котлов ИПБ? — какая емкость аккумулятора потребуется…. Она будет зависеть не только от потребляемой мощности , но и от продолжительности потребления.

Иными словами нужно ответить на вопрос, — на сколько обычно отключают свет. Если на самой конструкции ИПБ можно сэкономить, ничего страшного от этого не произойдет, то на емкости аккумуляторов нельзя. Ведь можно заморозить систему отопления, к примеру в том случае, если свет «по привычке» отключат на трое суток — пока доберутся ремонтники.

Из таблицы ясно, что надолго аккумуляторов все равно не хватит, но какая реально-потребляемая мощность у системы и как можно продлить работу бесперебойника?

Хватит ли энергии от ИПБ — рекомендации по выбору оборудования для энергоснабжения

Все же ИПБ может выполнить свою высокую миссию по аварийному энергообеспечению и на нем можно буквально продержаться несколько суток.

Реальное потребление насоса системы отопления скорее не большое — до 50 Вт. При кратковременных включениях в работу аккумулятор выдерживает гораздо дольше — в 2 — 3 раза. К тому же в режиме «прогрел — выключил» можно тянуть довольно долго при низких температурах в доме….

Другой выход в ситуациях, когда сутки — трое без электричества в порядке вещей,  — электрогенератор, на который целесообразней раскошелится, по сравнению с приобретением сверхемких  аккумуляторов для ЕПБ. Ведь в доме не только нужно топить…

Расчет на то, что можно беспроблемно использовать аккумулятор от автомобиля не оправдывается, так как это устройство не рассчитано на долгий глубокий разряд и выходит со строя. Но как аварийный резерв, конечно же подойдет.

Еще одно заблуждение при выборе ИПБ — можно использовать от компьютера. На самом деле дешевые компьютерные не дают нужной синусоиды 220 В, на них газовое оборудование работать не будет. Также они не обладают достаточным энергозапасом.

Для твердотпливного котла емкость АКБ  нужна поменьше, так как работает только один насос. Но если нет аварийного самотека в системе, то устанавливать нужно обязательно, чтобы избежать аварии…

Бесперебойник для котла отопления — Система отопления

Абсолютно в любом регионе России есть потребность в холодное время года обогревать коттедж. Ни для кого не тайна, что источники тепла перманентно увеличиваются в цене. Каждый владелец квартиры может ознакомиться: что сделать, чтобы улучшить систему обогрева дома. Нереально представить жизнь жителя в России без отопления коттеджа. На этом интернет сайте размещенно множество разнообразных отопительных комплексов дачи, использующих абсолютно разные приемы вырабатывания тепловой энергии. Перечисленные схемы отопления рекомендуется монтировать гибридно или самостоятельно.

Бесперебойник для котла

Отключения и перепады электроэнергии приводят к остановке работы газовых котлов, возникают разные неисправности и оборудование может совсем выйти из строя. Бесперебойник для котла предназначен для обеспечения бесперебойного электропитания оборудования в тот период, когда отключают электричество или идут скачки его напряжения.

1. Источник бесперебойного питания (ИБП) постоянно контролирует напряжение и силу тока в сети и при возникновении проблем сразу же автоматически переключается на питание от аккумуляторов, гарантируя непрерывную работу котла. При выборе бесперебойника нужно в первую очередь обращать внимание на мощность его зарядного устройства и на надежность самого бесперебойника.

2. В автономном режиме бесперебойник работает очень долго и поэтому он незаменим при эксплуатации отопительного оборудования. Источник бесперебойного питания для котлов состоит из аккумуляторных батарей, их емкость определяет время автономной работы прибора. Также в него входит зарядное устройство, которое обеспечивает режим подзарядки батарей и поэтому срок службы их продлевается. Сетевой инвертор, с синусоидальным напряжением на выходе тоже входит в состав ИБП. Этот инвертор одновременно служит и сетевым фильтром, обеспечивая тем самым, стабильную работу электроники котла.

3. Многие люди при выборе бесперебойников отдают предпочтение тем, которые выполнены по технологии “on-line”, он еще называется ИБП с двойным преобразователем. Он работает по методу двойного преобразования – переменное напряжение в электросети преобразуется этим бесперебойником в постоянное, а потом опять же в переменное. Получается, что этот он лайн ИБП работает как идеальный стабилизатор даже без батарей и подает на выход всегда 220 В. И у такого источника бесперебойного питания напряжение на выходе имеет идеальную чистоту и форму независимо от того, какое напряжение на входе.

Источник: http://otoplenie-wizard.ru/%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B8%D0%BA-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%B0/

Бесперебойник GAUSS для котлов,

насосов и систем отопления.

В вашем регионе часто случаются отключения электроэнергии? Как быть в этой ситуации? Какую систему отопления выбрать, чтобы не быть заложником ситуации? Есть два основных пути. Первый — создать систему отопления с естественной циркуляцией (без насосов) и установить энергонезависимый котел.

Второй путь — создать эффективную современную систему отопления с применение циркуляционных насосов и хорошей автоматики. Для того чтобы «пережить» временные отключения электроэнергии можно использовать источник бесперебойного питания («бесперебойник»).

Во время отсутствия напряжения в сети «бесперебойник» обеспечит энергозависимые элементы отопительной системы стабилизированным электропитанием, используя электроэнергию, запасенную в аккумуляторных батареях.

Надо иметь в виду, что для использования в системах отопления понадобится специальный «бесперебойник», который обеспечивает на выходе неискаженную форму синусоидального напряжения.

Еще один вариант решения проблемы с перебоями в электроснабжении — установка дизельного или бензогенератора, но этот путь более дорогой по сравнению с применением «бесперебойника» для котла с использованием аккумуляторных блоков. При этом стоит помнить, что в этом случае возможны кратковременные высоковольтные броски напряжения, которые могут привести к выходу из строя электроники управления котлов.

Источник: http://www.okotlah.ru/besperebojniki-dlya-kotlov.html

Для эффективной работы современных газовых или электрических котлов отопления необходимо использовать специальные системы бесперебойного питания. Предлагаем рассмотреть, зачем нужен бесперебойник для котла отопления, его принцип работы, и как его можно сделать своими руками.

Принцип работы и конструкция

Источник бесперебойного питания (ИБП, бесперебойник) — это устройство автоматического типа, которое предназначается для обеспечения нормализации подключенного питания электрической электроэнергии у дизельного насоса, электрического или газового котла или прочих бытовых приборов.

ИБП для котла

Характеристики работы ИБП помогают распределить устройства на такие группы:

• автономные;
• линейные
• с двойным преобразователем

Автономный источник бесперебойного питания (cyberpower, baxi electric, eaton, attack) обычно подключается к мощностной нагрузке первичного источника питания, который фильтрует скачки напряжения в электрической сети. Выходное напряжение осуществляет автоматическое подключение к источнику питания, который получает энергию от аккумулятора бесперебойника обычного инверторного генератора. После нормализации напряжения в пределах нормы, ИБП переключает нагрузку обратно к источнику питания от первичной сети.

Линейный ИБП (модели gepard, Gewalt, habitat, volta, east) похож на автономный источник бесперебойного питания, но в дополнение он нормализует шаг входного напряжения на основе автоматических вычислений, что позволяет осуществлять регулировку напряжения на выходе. При работе в обычном режиме отдельные устройства передают частотные колебания, и пассивные фильтры входящего напряжения пропускают переменный ток.

Видео: Бесперебойник для газового котла

Некоторые модели линейно-интерактивного преобразователя источника бесперебойного напряжение питания передают прямоугольные, трапециевидные и энергетические волны, и синусоиды. Время переключения линейного ИБП на питание от батареи гораздо меньше, чем в автономном режиме, так как синхронизирует вход энергии от инвертора напряжения.

ИБП с двойным преобразованием (florida, lusion, Ariston, intelligent) используется для питания загруженных серверов, телекоммуникационного оборудования, локальных сетей, сетевого оборудования, технологической оснастки и прочих промышленностях, где предъявляют высокие требования к качеству сети переменного тока.

Принцип работы ИБП – это двойное преобразование текущего типа входного напряжения. Изначально переменный ток преобразуется в постоянный ток, а затем обратно в переменный, используя инвертор. Когда входное напряжение теряется, передача нагрузки на батареи питания не требуется, потому что аккумуляторы все время находятся в цепи, для этих бесперебойников не нужно дополнительное время для переключения. Некоторые из ведущих производителей ИБП (например, UPS VH luxeon, on line, nova, Monolith, power, sinpro smart, ups, viessmann, rucelf, vaillant, faund) изготавливают модели с возможностью регулировки частоты тока и его мощности.

Бесперебойники для котлов твердотопливного типа (buderus, авалон, феролли – ferroli, вайлант, бакси, ариана, наньен, )импортного производства (Германия, Италия или Чехия), не нужны, в виду высокой мощности оборудования, они оснащены уже встроенными приборами.

Бесперебойник и котел

Обзор цен

Чтобы было легче выбрать и купить бесперебойник для газового котла или электрокотла, мы подготовили таблицу, в которой указана стоимость и города России, Украины и Белоруссии:

Источник: http://www.asutpp.ru/besperebojnik-dlya-kotla.html

Для функционирования газового котла в автономной системе необходима электроэнергия. Именно поэтому любые проблемы с напряжением в сети могут привести к прекращению подачи тепла. Резервное питание котла предохраняет от подобных проблем.

При выборе бесперебойника для газового котла нужно обратить внимание на требования относительно источника питания. Необходимы инверторы с внешними аккумуляторами намного большей емкости, чем для бытовой техники. От емкости, соответственно, зависит время работы котла за счет резервного питания. Чем она больше, тем дольше будет функционировать котел во время отсутствия электричества.

Работа ИБП для котла основана на автоматическом накоплении электроэнергии в батареи и отдачи ее в случае сбоя напряжения сети или остановки питания. Современные газовые котлы используют сеть для функционирования насоса и управления автоматикой. То есть в случае остановки подачи тока, инвертор мгновенно переключит питание на аккумулятор, а после восстановления электричества автоматически вернет работу котла через сеть.

Резервное питание котла исключает возможность повреждения котла и его комплектующих. Система аварийного питания обеспечивает бесперебойную работу котла, сохраняя отопительную систему дома от заморозки.

Основные преимущества использования резервного питания котла при автономном отоплении:

• не требует обслуживания в ходе эксплуатации;
• продолжительное время автономной работы;
• синусоидальное напряжение идеально для газовых котлов;
• возможность масштабирования системы.

Эффективные бесперебойники для газового котла

Работа любых газовых котлов автономной системы отопления зависит от электроэнергии. Электричество запитывает важные части котла: циркуляционный насос и систему автоматического управления. Поэтому в случае отключения электроэнергии, подача тепла от автономных систем отопления прекращается. Это приводит к необходимости создания системы резервного питания газового котла.

Применяемые обычно для этой цели генераторы имеют избыточную мощность, требуют специального помещения для установки с оборудованием для отвода выхлопных газов. Кроме того, они сильно шумят и требуют периодического контроля и постоянной закупки топлива. При этом для восстановления подачи питания после включения генератору нужно некоторое время. Все это делает их не очень привлекательными для обеспечения бесперебойного электропитания котлов.

Альтернативой генераторам являются источники бесперебойного питания (бесперебойники). Они могут быть установлены в любом помещении, практически не требуют обслуживания, кроме замены раз в несколько лет аккумуляторных батарей, мгновенно восстанавливают электропитание и бесшумны в работе. При этом цена на бесперебойник для котла значительно ниже, чем на генератор.

Выбираем бесперебойник для газового котла

Для начала следует определиться с требованиями, которые предъявляют к источнику питания отопительные котлы. Во-первых, на котел должно подаваться только синусоидальное напряжение требуемой частоты и амплитуды. Во-вторых, в случае отключения подачи электричества бесперебойник для котла должен обеспечивать его работу в течение нескольких часов.

Второе требование приводит к тому, что для газового котла не подходит бесперебойник с встроенной аккумуляторной батареей (по типу компьютерного бесперебойника) небольшой емкости. Котел требует бесперебойник с внешним подключением аккумуляторных батарей, количество которых может различаться в зависимости от требуемой мощности и конструкции бесперебойника для газового котла. Например, если вы хотите обеспечить бесперебойную подачу не только тепла, но и воды в вашем загородном доме, вам в качестве бесперебойника для котла и водяного насоса понадобится устройство значительно более мощное, чем просто для котла.

С первым требованием все несколько сложнее. Дело в том, что по принципу работы все ИБП делятся на три больших группы. Первая из них – это бесперебойники типа оффлайн. В них напряжение из сети подается напрямую на котел, минуя батарею. В случае пропадания напряжения или выхода его значений из нормы в дело вступает аккумуляторная батарея, подающая на котел требуемый ток с нужными параметрами.

Вторым типом являются линейно-интерактивные бесперебойники, которые, кроме простой подачи напряжения, позволяют скорректировать его в определенных пределах. Обычно они могут сгладить напряжение в пределах 20 % от номинального, однако эта регулировка обычно ступенчатая.

Третьим, наиболее качественным типом ИБП является устройства типа онлайн. В них на котел подается только номинальное напряжение нужной формы от аккумуляторной батареи. Входное напряжение служит только для того, чтобы постоянно подзаряжать батарею. Эти бесперебойники обеспечивают наилучшие параметры выходного напряжения и могут работать с широким диапазоном напряжений на входе.

Полезные советы

Лучше всего для газового котла подходит бесперебойник онлайн типа. Однако если у вас уже имеется надежный стабилизатор напряжения, то можно купить для котла бесперебойник и первых двух типов, так как на него уже будет подаваться напряжение высокого качества от стабилизатора.

Поэтому перед покупкой бесперебойника в котельную стоит собрать всю необходимую информацию, например, зайдя на специальный форум по бесперебойникам для котла.

Источник: http://www.cyberpower-eps.ru/bespereboynik_kotel.php

Смотрите также:

Важность бесперебойного отопления в лагерях беженцев

В усилиях организаций по обеспечению комфорта и благополучия беженцев по всему миру, доступ к надежному и постоянному отоплению имеет важное значение. Ниже мы разберем те качества, которые отопительное решение должно обеспечивать в этих жестких условиях, и то, как серия Master BV выполняет каждое из них.

Предоставление подходящего жилья для беженцев и лиц, ищущих убежища, — это проблема, с которой правительства и организации во всем мире сталкиваются каждый год.

По данным Управления Верховного комиссара ООН по делам беженцев (УВКБ ООН), в 2019 году в Европе находилось более 2,5 миллиона беженцев, а во всем мире — более 26 миллионов. В одной только Германии к концу года ожидается прибытие около 800 000 просителей убежища.

По мере того, как все больше и больше людей ищут защиты от неблагоприятных ситуаций, таких как война или насилие, усиливается давление с целью предоставить им поддержку, ресурсы и убежище, чтобы противостоять этим трудным обстоятельствам.

Необходимость надежного отопления

Убежище особенно актуально. От палаток и специальных лагерей беженцев до переоборудованных супермаркетов и офисов необходимо использовать многие типы временного жилья, чтобы справиться с этим наплывом людей. Жилые помещения, в которых часто не будет эффективного обогрева.

Это критически важно для защиты комфорта, здоровья и общего благополучия беженцев круглый год, особенно зимой, когда ночные температуры могут оставаться отрицательными в течение нескольких недель.Без надежного источника тепла беженцы подвергаются целому ряду условий, связанных с холодом, включая переохлаждение, обморожение и окопную стопу.

Поскольку постоянное благополучие беженцев в этих временных убежищах является приоритетом номер один до тех пор, пока не будет найдено больше постоянного жилья, здесь мы исследуем, какие решения по отоплению должны обеспечивать для этих сложных условий и как серия Master BV отвечает этим требованиям для наших клиентов по всему миру.

Обеспечение постоянного и контролируемого тепла в лагерях беженцев

Для обеспечения непрерывного бесперебойного обогрева, необходимого для защиты тех, кто находится в этой уязвимой среде, отопительные приборы и поставщики, стоящие за ними, должны обладать множеством качеств:

Качественный дизайн и материалы

По сути, очень важно, чтобы на отопительные приборы можно было положиться тогда, когда они больше всего нужны.Лагеря беженцев часто подвергаются длительным периодам сильного холода — в случае неожиданного выхода из строя обогревателя, эта зимняя погода может быстро значительно усложнить жизнь как беженцам, так и тем, кто поддерживает их на месте.

Таким образом, качество компонентов, используемых в нагревательном элементе, имеет первостепенное значение для безупречной работы. Эти агрегаты будут работать круглый год, чтобы находящиеся в них люди были в комфорте и были защищены от непогоды; Чем выше стандарты дизайна и сборки, тем больше вероятность, что они достигнут этой цели.

Компания Master BV отдает предпочтение высококачественным материалам, чтобы обеспечить максимальную надежность. Например, камера сгорания, один из важнейших компонентов воздухонагревателя, изготовлена ​​из нержавеющей стали. Это поддерживает работоспособность камеры в течение длительного периода времени, сохраняя комфорт пассажиров и сводя к минимуму необходимость в замене деталей.

Прочность и надежность материалов, используемых в наших установках, гарантирует их готовность к работе даже в сложных условиях.

Безопасность пассажиров

Помимо создания правильного климата для беженцев и других жителей, отопительный агрегат должен обеспечивать его безопасную работу. Если какие-либо пары выходят из камеры сгорания и попадают в помещение, это немедленно подвергает серьезной опасности здоровье находящихся в ней людей.

Вот почему в линейке Master BV используются отряды непрямой наводки. Это означает, что ни один теплый воздух, используемый для обогрева этих временных зданий, никогда не контактирует напрямую с пламенем.Вместо этого используется теплообменник, чтобы в помещение попадал только теплый чистый воздух, а все продукты сгорания уходили через внешний дымоход.

Такой подход дополнительно защищает здоровье и безопасность пассажиров в этих и без того сложных условиях, и они никогда не подвергаются воздействию каких-либо вредных остатков от своих отопительных приборов.

Кроме того, перегрев помещения может быть почти такой же проблемой для пассажиров, как и отсутствие отопления вообще. Это не только может создать крайне неудобные условия и поставить под угрозу благополучие людей, но и тратить впустую топливо и энергию, что приводит к резкому росту затрат.

Убедитесь, что ваши нагревательные элементы оснащены электронными термостатами, чтобы защитить себя от такой возможности. Поскольку они намного более точны, чем механические эквиваленты, это гарантирует, что заданная температура окружающей среды будет такой, какой она должна быть, без возможности отклонения.

Исключительная мощность нагрева

Естественно, любое отопительное решение, используемое в палатке для беженцев или во временном здании, должно обеспечивать обогрев каждого угла помещения. Любые точки холода могут снова поставить под угрозу здоровье людей и создать дискомфортную среду, в которой люди постоянно меняют тепло и холод.

Это не проблема Мастера. Поскольку наши различные блоки BV способны обеспечивать тепловую мощность от 21 кВт до 225 кВт, они идеально подходят для помещений любого размера, от небольших палаток и многоквартирных домов до обширных военных баз.

Кроме того, исключительное высокое статическое давление этих агрегатов — центробежные версии наших агрегатов AIR-BUS BV обеспечивают давление воздуха до 400 Па — это еще раз гарантирует, что теплый воздух направляется во все необходимые области, не оставляя карманов для холодный воздух.

Последним уникальным преимуществом нашего устройства AIR-BUS BV является кнопка «холодного пуска». При исключительно низких температурах обычный обогреватель необходимо вручную откалибровать, чтобы он работал должным образом. Кнопка холодного пуска делает это автоматически, гарантируя, что ваш нагревательный раствор может сразу же заработать в самых неотложных обстоятельствах.

Эффективность и экономичность

Конечно, дальнейшее функционирование лагерей и помещений для беженцев сопряжено с большими расходами.Обеспечение продовольствием и водой. Одежда. Туалетные принадлежности. Осветительные приборы. Медицина. Все складывается, поэтому, хотя важно, чтобы решение для обогрева соответствовало назначению, не менее важно, чтобы оно было эффективным в эксплуатации.

Master BV имеют уникальное расположение, позволяющее максимально снизить эксплуатационные расходы, поскольку мы являемся одним из немногих поставщиков, использующих возможности рециркуляции. За счет частичной рециркуляции теплого воздуха внутри помещения вместе со свежим воздухом извне в наших обогревателях требуется меньше энергии для нагрева полностью холодного наружного воздуха.

Отопление доставляется жильцам быстрее и стабильнее, а агрегаты работают намного эффективнее, что приводит к значительной долгосрочной экономии. Фактически, наши установки AIR-BUS BV работают с КПД около 92%, что обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.

Гибкая конфигурация

С такими организациями, как Красный Крест и УВКБ ООН, которым необходимо создавать лагеря беженцев в самых разных помещениях и средах, доступ к решениям по отоплению, которые могут легко адаптироваться к ним, является невероятно выгодным.

Примером того, как блоки Master обеспечивают такую ​​гибкость, является наш AIR-BUS BV, который может подключаться к 1, 2 или 4 гибким трубкам одновременно. Это предоставляет пользователям больше возможностей по использованию этих модулей и избавляет от необходимости приобретать новые модули для каждого отдельного проекта.

Эта гибкость также делает серию BV популярной среди компаний по аренде, поскольку с минимальными усилиями эти агрегаты можно настроить для клиентов с совершенно разными требованиями к отоплению.

Если вы хотите увидеть в действии мощность и гибкость решений Master по отоплению, приведенное ниже видео наших подразделений, поддерживающих лагерь беженцев в Хорватии, показывает, насколько они подходят для этих сложных условий.

Простота установки и эксплуатации

Скорость, с которой часто приходится развертывать лагеря беженцев, делает первостепенное значение, чтобы установка обогрева была быстрой и запускалась. Если для его работы требуется глубокий уровень технических знаний, эти задержки могут дорого обойтись.

Master невероятно просты в настройке и сразу же вводятся в эксплуатацию. Кроме того, благодаря высокому качеству материалов, используемых в их конструкции, они очень надежны, что сводит к минимуму количество требуемых проверок при техническом обслуживании.

Кроме того, поскольку все подразделения BV оснащены прочными колесами, их можно легко транспортировать и быстро переустанавливать в мобильных лагерях беженцев.

Непоколебимая сеть поддержки

Наконец, если что-то пойдет не так по какой-либо причине, например, повреждение компонента, важно, чтобы это можно было немедленно исправить. Длительное ожидание запасных частей или агрегатов может чрезвычайно затруднить жизнь беженцев, спасательных бригад и других лиц, находящихся на месте, особенно в самое холодное время года.

Именно здесь присутствие Мастера во всем мире неоценимо для наших клиентов. Благодаря наличию дистрибьюторов и сервисных центров по всему миру, а также широкому выбору запасных частей и расходных материалов любые проблемы могут быть решены быстро. Никаких задержек и постоянных проблем для помещений, нуждающихся в обогреве.

Откройте для себя преимущества Мастера сегодня

В критических условиях, таких как лагеря беженцев, решающее значение имеет доступ к надежным, простым и адаптируемым решениям по отоплению.Мы надеемся, что в этой статье мы продемонстрировали, как подразделения Master BV идеально подходят для решения задач, с которыми сталкиваются эти места.

Если вы хотите узнать больше, вы можете изучить ассортимент продукции BV ниже или использовать контактную форму, чтобы связаться с членом нашей команды.

Использование радиационного охлаждения для непрерывного 24-часового сбора воды из атмосферы

Использование тепла тела для питания носимых устройств может устранить сбои в бесперебойной работе: Scilight: Vol 2021, № 21

Носимые датчики, от фитнес-трекеров до мониторов электрокардиограммы, стали повсеместными в эпоху интеллектуальных устройств. Однако недостатком этих устройств является необходимость подзарядки или замены их батарей, что приводит к сбоям в непрерывном отслеживании.

Хан и др. представить обзор гибких термоэлектрических генераторов (FTEG) как решения этой проблемы.

«ТЭГ могут быть объединены с гибкими батареями для хранения энергии и обеспечения непрерывного питания для бесперебойных измерений», — сказал автор Вучул Ким.

Однако, как также отмечают авторы, технология по-прежнему сопряжена с проблемами оптимизации, которые необходимо решить, прежде чем ее можно будет использовать в практических приложениях.

TEG страдают компромиссом между гибкостью и полезностью.Обычные ТЭГ громоздкие и жесткие, но ФТЭГ ограничены по стабильности и мощности и, будучи гибкими, остаются толстыми. Добавление радиатора к FTEG может повысить его стабильность, поддерживая постоянную разницу температур между пользователем и окружающей средой. Таким образом, основная задача — обеспечить приемлемый размер радиатора.

«Размер имеет значение для носимых устройств, — сказал Ким. «Чтобы преодолеть это, нужна умная идея».

После этого исследователи предлагают дальнейшие улучшения, которые могут быть внесены в технологию.Это включает в себя сохранение любого излишка непрерывной мощности, подаваемой FTEG, для последующего доступа, например, в случае колебаний температуры, чтобы гарантировать бесперебойную работу, и интеграцию усилителя напряжения для обеспечения достаточной мощности.

Ким сказал, что группа работает над применением FTEG для разработки системы инъекции инсулина, работающей с использованием тепла тела, которая может заменить громоздкие инсулиновые помпы.

1. © 2021 Автор (ы). Опубликовано AIP Publishing (https://publishing.aip.org/authors/rights-and-permissions).

Наслаждайтесь бесперебойным водоснабжением этой зимой через службу водонагревателя Franklin Lakes NJ

Сантехника Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси,

Наслаждайтесь бесперебойным водоснабжением этой зимой через службу водонагревателя Franklin Lakes, штат Нью-Джерси.

Сервисное обслуживание любой бытовой техники помогает увеличить ее эффективность, срок службы и предотвратить немедленные поломки.Зимой водонагреватель является важным прибором, и все хотят, чтобы он обеспечивал бесперебойную подачу горячей воды. Для этого необходимо позаботиться о сервисном обслуживании водонагревателей. Royal pro plumbing предлагает отличное обслуживание водонагревателей, и мы на расстоянии одного звонка. Хорошо обслуживаемый водонагреватель обеспечивает максимальную эффективность и непрерывный поток горячей воды.

Доступные цены и надежные консультации по обслуживанию водонагревателя во Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси.

Royal Pro во Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси, является разумной, и наши специалисты предлагают надежные услуги и советы по обслуживанию, которые помогают поддерживать водонагреватели наилучшим образом.Мы предлагаем пакеты скидок для наших постоянных клиентов, а также услуги по фиксированной ставке, чтобы сделать цены доступными. Вы также можете воспользоваться другими скидками в Интернете. Мы нанимаем опытных профессионалов, которые дадут вам ценные советы во время обслуживания, а также наши специалисты дружелюбны, чтобы вы могли запросы, связанные с обслуживанием, от нашей команды.

Быстрое обслуживание водонагревателя во Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси

Не принимайте холодный душ зимой только из-за поломки водонагревателя.Это связано с тем, что в некоторых случаях просто сервисный ремонт устраняет некоторые мелкие проблемы, и водонагреватель начинает подавать горячую воду. Не волнуйтесь, если вам нужно быстрое обслуживание, поскольку мы в Royal pro гарантируем, что мы свяжемся с вами в течение 30 минут после получения услуги. Наши опытные специалисты проверит проводку и другие проблемы с сантехникой, чтобы обеспечить быстрое обслуживание. В случае, если сервис не может исправить неисправность, мы организуем ремонт рассматриваемой проблемы и заменим детали, которые приводят к поломке. водонагревателей.

Высокоэффективное обслуживание водонагревателем во Франклин-Лейксе, штат Нью-Джерси

Это правда, что максимальное количество счетов за электроэнергию связано с использованием водонагревателей. Поэтому очень важно сделать ваши водонагреватели энергоэффективными, чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию. Наши специалисты помогают сделать ваш водонагреватель энергоэффективным.Также Royal Pro сантехника сообщает нашим клиентам, что лучше потратить небольшую сумму на обслуживание, чем платить огромные деньги по счетам за электроэнергию.Если вы заметили рост счетов за электроэнергию, перегоревший свет и утечки из резервуаров с горячей водой, позвоните в Royal Pro Plumbing, и мы поможем сделать ваш водонагреватель энергоэффективным.

Лучше доверять местной команде HVAC для обслуживания водонагревателей во Франклин-Лейксе, штат Нью-Джерси

Всегда лучше доверять местной команде HVAC, которая предлагает пост-сервисные гарантии. Мы в Royal Pro предлагаем гарантию на определенный период времени на все виды оказанных услуг и произведенных ремонтов. Это заставляет наших клиентов полностью полагаться на нас.Наши постоянные усилия направлены на удовлетворение потребностей клиентов, и мы всегда стремимся к построению долгосрочных отношений с нашими клиентами. Мы профессионально обслуживаем все виды услуг. Просто позвоните нам в службу поддержки водонагревателей в Franklin Lakes, и мы предоставим вам отличные услуги.

Ресурсы, которые мы рекомендуем в Franklin Lakes NJ

Информация о Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси
Последние новости о Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси
Франклин Лейкс, Нью-Джерси

Сантехнические услуги Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси, предлагают вам лучшие и эффективные сантехнические услуги для вашего водонагревателя.

ТЭЦ «Уральская сталь» отмечает 70-летие бесперебойного электроснабжения и теплоснабжения

6 ноября 2020

Уральская Сталь (входит в Металлоинвест) отметила юбилей ТЭЦ — одного из важнейших объектов поддержки предприятия. ТЭЦ вот уже 70 лет бесперебойно обеспечивает предприятие и жилые кварталы Новотроицка электроэнергией, паром и горячей водой.

К этому знаменательному событию 60 специалистов и 10 сотрудников ТЭЦ были награждены Почетными грамотами и премиями за вклад в развитие ТЭЦ.

ТЭЦ работает как установка по утилизации кокса и доменного газа Уральской Стали. С 1950 года он произвел более 76 млн МВт энергии. В отопительный сезон почти половина тепла, производимого ТЭЦ, потребляется местными жителями.Тепловая электростанция обеспечивает паром технологический процесс основных подразделений завода, сжатым воздухом для доменных печей и очищенной водой для установок вторичной энергетики. Собственные энергетические мощности Уральской Стали позволяют эффективно использовать имеющиеся топливно-энергетические ресурсы и обеспечивать энергетическую независимость предприятий в этой сфере.

Сергей Чурилов, начальник ТЭЦ Уральской Стали, сказал: «Энергетический бизнес Уральской Стали — это огромная система, охватывающая многокилометровые электрические и тепловые сети, десятки подстанций, генерирующие устройства и источники различных видов энергоресурсов.Обеспечение их стабильной работы по обеспечению электроэнергией, паром и горячей водой производств Уральской Стали — важная задача для 230 сотрудников заводов. К ключевым задачам также относятся организация бухгалтерского учета и энергоэффективности, автоматизация технологических процессов и реконструкция энергоблоков.

Масштабная модернизация ТЭЦ Металлоинвеста — важная составляющая комплексной программы развития Уральской Стали. За последние десять лет реконструированы питающие трубопроводы агрегатов среднего давления обоих котлов, произведена реконструкция магистральных паропроводов магистральных котлов высокого давления, заменены магистральные паропроводы коллекторов связи, Турбина Siemens SST-600 установлена ​​вместо паровой турбины ВКВ-22.В прошлом году завершился первый этап реконструкции водоочистного сооружения №3.

В настоящее время ТЭЦ готовится к запуску новых высокоэффективных котлов среднего давления. Близится к завершению монтаж оборудования, некоторые агрегаты проходят гидравлические испытания. Их запуск повысит энергоэффективность компании при одновременном снижении энергопотребления, выбросов парниковых газов и затрат на техническое обслуживание оборудования.

Использование радиационного охлаждения для непрерывного 24-часового сбора воды из атмосферы

Abstract

Атмосферный водяной пар широко распространен и представляет собой многообещающую альтернативу решению проблемы глобального дефицита чистой воды.Устойчивый сбор этого ресурса требует энергетической нейтральности, непрерывного производства и удобства использования. Однако полностью пассивный и непрерывный 24-часовой сбор атмосферной воды остается проблемой. Здесь мы демонстрируем рационально спроектированную систему, которая синергетически сочетает в себе радиационную защиту и охлаждение — рассеивание скрытой теплоты конденсации радиационно в космическое пространство — с полностью пассивным супергидрофобным сборщиком конденсата, работающим с механизмом удаления воды, вызванным коалесценцией.Рационально спроектированный экран, учитывающий радиационное тепло атмосферы, облегчает сбор атмосферной воды в дневное время при солнечном облучении при реалистичных уровнях относительной влажности. Замечательное повышение охлаждающей способности обеспечивает потоки массы росы до 50 г м ⁻² час ⁻¹ , что близко к предельным возможностям таких систем. Наши результаты показывают, что производительность родственных технологий может быть как минимум удвоена, в то время как охлаждение и сбор остаются пассивными, что существенно продвигает уровень техники.

ВВЕДЕНИЕ

Две трети человечества живут в условиях, когда чистый забор пресной воды более чем в два раза превышает естественную доступность воды в течение как минимум 1 месяца в год, и полмиллиарда человек страдают от этого дефицита воды в течение всего года ( 1 , 2 ). Хотя в настоящее время на Земле достаточно пресной воды для поддержания потребления, она недоступна в условиях, когда предложение удовлетворяет спрос ( 3 — 5 ). Растущие глобальные проблемы, такие как изменение климата, рост населения и их сочетание, создают дополнительные пагубные угрозы для глобальных водных ресурсов ( 6 ).Атмосферный водяной пар представляет собой альтернативный источник питьевой воды из-за его огромного общего количества и универсальной доступности. Фактически, большая часть воды в атмосфере во влажных и засушливых регионах может обеспечить дополнительные ~ 15% пресной воды к существующим источникам ( 7 ). Эта сумма почти в три раза превышает годовое потребление воды во всем мире ( 6 ). Однако устойчивое использование этого ресурса оказалось трудным. Из-за большой энтальпии конденсации воды активные методы требуют значительных энергетических ресурсов или полагаются на хладагенты ( 8 ), которые дополнительно способствуют глобальному потеплению или истощению озонового слоя.Пассивные методы обычно имеют низкую доходность ( 9 — 11 ), что является стимулом недавних исследований по повышению доходности таких систем ( 12 , 13 ).

Пассивные системы сбора воды могут быть классифицированы как системы сбора росы на основе сорбентов [дневной режим, низкая относительная влажность (RH)] или на основе радиационного охлаждения (работа в ночное время, высокая относительная влажность). В последнее время подходы на основе сорбентов широко изучаются с использованием недавно разработанных материалов ( 14 — 16 ).В системе сбора воды на основе сорбентов осушители, такие как металлоорганические каркасы, силикагели, цеолиты, расплывающиеся соли или активированный оксид алюминия, используются для адсорбции водяного пара в открытой камере, моделируя атмосферную среду ( 17 — 19 ). Когда осушитель насыщается, система закрывается и естественным образом нагревается солнечным светом, в результате чего вода выделяется в виде пара. Наконец, пар конденсируется на стенках корпуса и может собираться. Системы на основе сорбентов показали, что водяной пар может собираться при очень низкой относительной влажности (всего 15%) ( 12 ).Хотя энергия для испарения исходит от солнца, цикличность этих систем требует активной работы для переключения между циклами. Зависимость от солнечного света для десорбции водяного пара означает, что воду можно собирать только в дневное время.

Обычная радиационная охлаждающая пленка, которая используется для сбора росы, излучает тепловое излучение в диапазоне длин волн, в котором атмосфера в основном прозрачна (от 8 до 13 мкм), и поэтому может непосредственно излучать тепло в космос.Этот эффект охлаждает фольгу ниже температуры точки росы воздуха, вызывая конденсацию на ней воды, что называется «росой» ( 20 ). К счастью, большинство регионов, подверженных сильному дефициту воды, обладают естественным преимуществом в виде обильного солнечного света и, следовательно, ясного неба, что является оптимальными условиями для радиационного охлаждения ( 21 ). Обычно используется фольга для сбора росы от OPUR (Organization Pour l’Utilisation de la Rosée), которая состоит из микросфер TiO ₂ и BaSO ₄ , заключенных в полиэтиленовую пленку.С этой фольгой была продемонстрирована уборка росы в ночное время с урожайностью до ~ 40 г · м ⁻² час ⁻¹ при относительной влажности> 60% ( 22 — 29 ). Учитывая фундаментальный теоретический предел 59 г ⁻² час ⁻¹ при относительной влажности 100% ( 30 ) — полученный путем теоретического анализа при условии отсутствия солнечного освещения, относительной влажности 100% и без учета любого потенциального конвективного тепла. выигрыш — эти выходы воды впечатляют, потому что условия во время экспериментов были при более низкой относительной влажности и без активно нагнетаемого конвективного воздушного потока.Однако недостатком этой фольги является то, что она работает только в ночное время, поскольку поглощает солнечный свет в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне.

В последнее время, благодаря правильной спектральной инженерии, радиационное охлаждение поверхностей ниже температуры окружающей среды может быть достигнуто даже в дневное время за счет ограничения поглощения солнечного света при максимальном увеличении излучательных свойств в ИК-диапазоне (> 2,5 мкм) ( 31 — 34 ). На основе этого принципа показано усиление конденсации в солнечной системе очистки воды, в которой перенасыщенный пар (т.е.например, пар с температурой выше окружающей) активно перекачивается в конденсатор ( 35 ). Хотя многие исследования были сосредоточены на оптимизации эмиссионных свойств и возможности изготовления дневных охлаждающих материалов ( 36 , 37 ), мало внимания уделялось важному аспекту эффективного управления внутренним взаимодействием окружающей радиационной среды. и такие поверхности селективного эмиттера ( 38 — 40 ). Более того, при конденсации из-за внутренних смачивающих свойств существующих систем конденсат остается на поверхности и его необходимо активно удалять.Например, до 51% росы остается на фольге OPUR ( 26 ), которую необходимо собирать, активно соскребая поверхность в ранние утренние часы ( 41 ). Следовательно, ни один из вышеупомянутых существующих подходов (устройства для сбора воды на основе сорбции или фольга для сбора росы на основе радиационного охлаждения) не предназначен для непрерывной работы в течение 24 часов или без какого-либо внешнего вмешательства и, следовательно, не является полностью пассивным.

Здесь мы демонстрируем непрерывный 24-часовой сбор воды за счет радиационного охлаждения в атмосферных условиях в полностью пассивном режиме, устраняя серьезные недостатки современного уровня техники и делая важный шаг к непрерывному и пассивному, полностью энергетически нейтральному сбор атмосферной воды становится жизнеспособным процессом в реальной жизни.Наш подход разделяет дизайн и оптимизацию производительности функций охлаждения и конденсации и фокусируется на двух важных, но упускаемых из виду аспектах, а именно на рассеянном лучистом тепле из окружающей среды и действительно пассивном эффективном удалении конденсата. В отличие от солнечной очистки воды, когда система может работать при температуре окружающей среды (поскольку подаваемый влажный воздух перенасыщен), в случае сбора росы системе сбора атмосферной воды сначала необходимо охладиться до температуры точки росы.По достижении этой температуры остающуюся охлаждающую мощность можно использовать для поглощения скрытого тепла конденсатом. Мы оптимизировали нашу систему, используя рациональный баланс внутреннего охлаждения при сохранении высокой охлаждающей способности (для скрытого поглощения тепла) даже после достижения желаемой температуры. Для этого мы учитываем не только спектральную ( 35 ), но и пространственную зависимость притока атмосферного излучения тепла ( 36 , 38 — 40 , 42 ).Это важное взаимодействие охлаждения внутри окружающей среды и сохранения высокой охлаждающей мощности может существенно повысить потенциал сбора росы в системах сбора атмосферной воды. Следовательно, уборка росы в дневное время возможна без необходимости использования принудительного потока или перенасыщенного увлажненного воздуха, который использовался ранее ( 35 ). Система излучает тепловое излучение в холодное пространство через окно прозрачности атмосферы с длиной волны 8–13 мкм и полностью учитывает все режимы теплопередачи, включая окружающую радиационную среду.На основе полного анализа задействованных тепловых потоков и экспериментальных ограничений геометрически оптимизированный радиационный экран направляет тепловое излучение в направлении нормального падения, то есть там, где коэффициент пропускания атмосферы самый высокий. Одновременно радиационный экран защищает охлаждающую поверхность от атмосферной радиации, идущей с горизонта. Комбинация этих двух механизмов, то есть учет как входящего, так и исходящего теплового излучения, является важным фактором успеха нашей системы, которая более чем вдвое превышает мощность существующих систем.Мы использовали это радиационное охлаждение, работая совместно со специальным супергидрофобным механизмом капельной конденсации и сбора воды (скачкообразная коалесценция капель) изолированно, не мешая друг другу, что позволяет оптимизировать обе эти критические функции по отдельности. Для успеха систем сбора атмосферной воды крайне желательна полная пассивность. Дополнительная функциональность супергидрофобной собирающей поверхности заключается в том, чтобы препятствовать пленочной конденсации и вместо этого усиливать капельную конденсацию, что приводит к быстрому и легкому самоудалению воды полностью пассивно, что позволяет нашей системе осуществлять сбор атмосферной воды без какой-либо работы или вмешательства пользователя.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Конструкция и принцип работы системы

Для достижения непрерывного, эффективного и полностью пассивного сбора атмосферной воды мы отходим от предыдущих подходов и разделяем поверхности радиационного охлаждения и сбора воды, чтобы устранить врожденное взаимно разрушающее вмешательство в их функциональные возможности. и позволяют индивидуальный пошив каждого, как показано на. Подобно существующим дневным охлаждающим материалам, наша поверхность использует окно прозрачности атмосферы [длина волны (λ) = от 8 до 13 мкм] и испускает тепловое излучение в холодное пространство, тем самым охлаждая селективный излучатель ниже температуры окружающей среды.Для других работ, направленных на достижение глубоких температур ниже окружающей среды, предпочтительна спектрально-селективная конструкция, излучающая только в диапазоне от 8 до 13 мкм ( 43 , 44 ). Однако для нашего приложения, где целью является максимизация охлаждающей способности, которая свободно доступна после того, как эмиттер охладится до температуры точки росы, более широкий спектр излучения в ИК-диапазоне (> 2,5 мкм) является благоприятным ( 35 , 39 , 44 — 47 ). Селективный излучатель расположен на кольце из пенополистирола стороной излучения вверх ().Прозрачная изолирующая пленка ограничивает конвективный приток тепла и образование росы на поверхности селективного излучателя, что затрудняет его работу. Специально разработанный радиационный экран учитывает окружающую радиационную среду излучателя. Другая (нижняя) поверхность селективного эмиттера находится на открытом воздухе и предназначена для обеспечения капельной конденсации с супергидрофобным покрытием, что позволяет удалять капли конденсата за счет наличия механизма прыжка слияния капель ( 48 — 52 ).Для образования росы селективному эмиттеру необходимо охладить поверхность конденсации ниже температуры точки росы T _росы , включая отвод скрытой теплоты парообразования (). Для этого радиационная сторона нашей системы состоит из селективного излучателя, который излучательно рассеивает тепло и отражает солнечный свет. показаны отдельные слои селективного излучателя с незначительным тепловым сопротивлением. Он состоит из радиационного охлаждающего покрытия ( 53 ) [слой полидиметилсилана (PDMS), 100 мкм] на стеклянной подложке, излучающей ИК-излучение (толщиной 500 мкм), которая прозрачна для видимого света ( 54 ).Задняя сторона этой подложки покрыта отражателем солнечного света (тонкий слой серебра, 140 нм). Два тонких конформных слоя хрома (0,5 и 1 нм соответственно) усиливают адгезию серебра к стеклянной подложке и предотвращают окисление на другой стороне. Хотя этот отражающий слой является стандартным для радиационного охлаждения ( 35 , 36 , 55 ), для приложений большой площади этот отражатель можно легко заменить другими масштабируемыми отражающими слоями ( 32 , 56 , 57 ).Наш спектрально-селективный излучатель — как и предыдущие подходы ( 46 , 47 , 55 , 58 , 59 ) — предназначен для обеспечения высокого уровня излучения в окне прозрачности неба и минимизации взаимодействия с солнечным спектром. показывает график спектральной излучательной способности (равной поглощательной способности, ε = α). Разработанная структура является сильно отражающей, а следовательно, плохо поглощающей в солнечном диапазоне спектра, то есть в видимом и ближнем ИК-диапазоне для λ ≈ 0.От 25 до 2,5 мкм (ε¯0,25−2,5 = α¯0,25−2,5≈0,04). За пределами этого диапазона он показывает высокий средний коэффициент излучения для максимального увеличения тепловой излучаемой мощности, особенно в диапазоне λ ≈ 8–13 мкм (ε¯8−13 = α¯8−13≈0,93), сравнимый со спектральными значениями предыдущих подходы ( 31 , 60 ). Следовательно, значения ε¯0,25−2,5 и ε¯8−13 близки к ранее сообщенным и приближаются к оптимальным (ε¯0,25−2,5 = 0 и ε¯8−13 = 1, соответственно). В этой работе основное внимание уделяется усилению переохлаждения и, следовательно, потенциала сбора воды в нашей системе с учетом окружающей радиационной среды.Мы сконструировали конструкцию в форме усеченного конуса из алюминиевого листа, покрытого алюминизированным майларом, и поместили его вокруг селективного эмиттера. Высокая отражательная способность майлара в ИК-диапазоне направляет тепловое излучение от селективного излучателя в сторону нормального падения, где коэффициент пропускания атмосферы самый высокий, и сильно усиливает переохлаждение (подробно обсуждается позже). В то же время конструкция защищает и сильно сокращает вредные поступления атмосферной радиации.Наконец, изолирующая фольга находится на 2 см выше селективного излучателя (см.) И состоит из полиэтилена, который прозрачен как в видимом, так и в ИК-диапазоне и пропускает излучение.

( A ) Принцип работы с разделенными сторонами излучения и конденсации. Радиационная защита — оптимизированная с учетом окружающей радиационной среды — позволяет существенно улучшить потенциал системы сбора росы и может применяться для любого селективного излучателя.( B ) Структура селективного излучателя. Он состоит из ПДМС и серебра, нанесенного на прозрачную стеклянную подложку (хром используется для защиты от окисления и адгезии). ( C ) Измеренная спектральная поглощающая способность / излучательная способность селективного излучателя. Средняя излучательная способность в окне прозрачности атмосферы очень высока (ε¯8−13≈0,93), в то время как средняя поглощательная способность в диапазоне солнечного спектра очень низка (α¯0,25−2,5≈0,04).

Анализ теплового потока и дизайн защиты от атмосферного излучения

Пять тепловых потоков вносят вклад в тепловой баланс селективного излучателя: радиационное охлаждение Q · cool (излучение тепла в космос), радиационное тепло от солнца Q · солнце и атмосфера Q · Атм, плюс конвективный приток тепла Q · conv из воздуха, окружающего эмиттер, и Q · роса, который учитывает скрытый приток тепла во время образования росы.Баланс теплового потока для установившегося режима работы можно записать как

Q · роса = Q · cool− (Q · sun + Q · atm) −Q · conv

(1)

Мы вычисляем Q · dew = m · hfg, где ṁ — скорость изменения массы конденсата, а h _fg — скрытая теплота конденсации. показывает термодинамическое взаимодействие селективного эмиттера с окружающей средой при данной относительной влажности, температуре окружающей среды T _amb и температуре эмиттера T _{образца} .В этом эксперименте и во всех его результатах селективный излучатель опирается на блок из пенополистирола, который предотвращает конденсацию на его нижней стороне (Q · dew = 0). Это позволяет нам оценивать только охлаждающую способность стороны излучения без скрытого тепла, выделяемого при конденсации. Для повышения Q · росы и выхода росы в нашей системе мы максимизируем Q · Cool за счет почти единичной излучательной способности селективного излучателя в диапазоне от 8 до 13 мкм, аналогично современному радиационному охлаждению. поверхности. Точно так же Q · sun сводится к минимуму из-за низкой поглощающей способности поверхности излучателя в солнечном диапазоне.Изолирующая пленка помогает снизить коэффициент безызлучательного тепла h _c и, таким образом, Q · conv, который определяется как Q · conv = hc (Tamb-Tsample).

( A ) Термодинамический анализ радиационной защиты и тепловых потоков. Пенополистирол блокирует сторону конденсации, следовательно, Q · dew = 0. Угловая зависимость коэффициента излучения атмосферы представлена ​​синим цветом. ( B ) Характеристики переохлаждения OPUR, селективный излучатель с (β = 30 °) и без (β = 90 °) радиационной защитой.( C ) Теоретический потенциал сбора росы. Селективный излучатель, работающий совместно с радиационной защитой, расширяет окно сбора урожая более чем на 2 часа (от т ₁ до т ₃ ) и до условий с относительной влажностью <50% и 808 Вт м ⁻² солнечное облучение (интервалы 10 мин). ( D ) Усовершенствование современного искусства. Селективный излучатель, совместно работающий с радиационной защитой, превосходит существующие технологии сбора росы в 2–3 раза в зависимости от относительной влажности.

Рациональная конструкция радиационной защиты учитывает радиационную среду селективного излучателя, то есть угловую зависимость излучательной способности атмосферы ε _атм (, λ) ( 45 ), чтобы дополнительно минимизировать Q · атм. В пределах окна прозрачности неба, то есть там, где селективный излучатель предназначен для поглощения и излучения большей части излучения, коэффициент излучения атмосферы является самым высоким на горизонте (→ 90 °) и самым низким в направлении Θ = 0 °, как показано в ( 42 ).Во-первых, радиационный экран защищает излучатель от атмосферного излучения Q · атм, исходящего с высокой. Во-вторых, Q · cool максимизируется за счет направления всего испускаемого теплового излучения селективного излучателя (от 0 ° до 180 °) в сторону = 0 ° ( 39 ), где коэффициент пропускания атмосферы самый высокий. Мы определили оптимальный угол β половинного раскрытия радиационной защиты (см.), Чтобы оптимизировать нелинейное взаимодействие Q · atm и Q · cool, используя геометрическую модель трассировки лучей ( 61 ), учитывая экспериментальные ограничения, такие как спектральный диапазон излучателя. коэффициент излучения ε _{образец} (λ), высота экрана H, радиус основания r и диапазон значений отражательной способности майлара R (см. Дополнительные материалы и рис.S1). Наш анализ приводит к выбору β ≈ 30 °. С этим заданным β можно определить угол экранирования φ, который геометрически связан соотношением tan φ = H / (2 r + H tan β), как показано на. Радиационная защита приводит к подавлению притока в атмосферу радиационного тепла, исходящего от Θ> (90 ° –φ). Кроме того, поскольку экран является отражающим в солнечном диапазоне, Q · sun = 0 Вт · м − 2 всякий раз, когда зенитный угол солнца Θ> (90 ° –φ), что дополнительно повышает эффективность селективного излучателя ( 62 ) .Хотя мы оптимизировали защиту от излучения на основе оптических свойств нашего селективного эмиттера (см.), Этот подход может быть применен к любому селективному эмиттеру для дальнейшего повышения эффективности охлаждения. Учет пространственной зависимости атмосферного излучения не только улучшает характеристики излучателя с широким спектром излучения в ИК-диапазоне. Наш подход также улучшит характеристики совершенно селективного излучателя, который излучает только в диапазоне от 8 до 13 мкм, поскольку радиационный экран существенно снижает приток тепла в атмосферу в пределах этого окна (см.рис.S2).

Мы экспериментально оценили влияние радиационной защиты на характеристики переохлаждения и зарегистрировали температуры окружающей среды, неизолированного селективного излучателя (β = 90 °), селективного излучателя с радиационной защитой (β = 30 °) и контрольного образец (OPUR-фольга, β = 90 °) на крыше здания ETH Zurich (широта 47,377747, долгота 8,547607) 13-14 августа 2019 г. в течение 24 часов (дальнейшие эксперименты для проверки влияния радиационной защиты на переохлаждение характеристики можно найти в дополнительных материалах и на рис.S3 и S4). показывает график переохлаждения с 06:00 14 августа 2019 г. до конца цикла в 17:00 (полные экспериментальные данные см. в дополнительных материалах и на рис. S5). В то время как солнце отсутствует ночью (Q · sun = 0 Вт м − 2), атмосфера все еще излучает. Следовательно, даже до рассвета (06:20) радиационная защита помогает минимизировать Q · атм, что приводит к более высокому переохлаждению. После восхода солнца селективный излучатель с защитой от излучения заметно превосходит два других образца, как и предполагалось теоретически.Три отдельных пика около 12:30, 13:00 и 14:00 возникают из-за облаков, уменьшая прозрачность неба и ухудшая охлаждающую способность.

Чтобы количественно оценить влияние этого результата на сбор росы под прямым воздействием солнца, мы вычислили T _dew на основе измеренной относительной влажности и T _amb . показывает, как селективный излучатель позволяет продлить период сбора росы (т.е. T _{образец} ≤ T _роса ) до суток (более подробный количественный анализ см. в дополнительных материалах и на рис.S6). В то время как контроль (OPUR) теоретически может собирать росу до 09:20 ( t ₁ ), наш селективный эмиттер расширяет это окно до 09:50 ( t ₂ ). Причем при t ₁ , а для контрольного T _{образец} = T _dew температура селективного излучателя с радиационной защитой при t ₁ остается> 5 ° C ниже T _роса , демонстрируя высокий потенциал по-прежнему собирать росу, тогда как контроль, а также чистый селективный эмиттер не работают.Благодаря синергетическому эффекту защиты от излучения и селективного излучателя, период конденсации значительно увеличивается [почти на 2,5 часа до 11:40 ( t ₃ )] по сравнению с чистым селективным излучателем и контролем. Даже в тяжелых условиях при т ₃ [лето в Цюрихе, относительная влажность ( т ₃ ) = 47%, т _окр. ( т ₃ ) = 19 ° C, 808 Вт м ⁻² солнечного излучения], переохлаждение таково, что система может собирать росу.Поскольку Q · dew = 0 Вт · м − 2 в течение всего эксперимента, любое доступное Q · cool преобразуется в более высокое переохлаждение (Q · conv). Однако для сбора росы, как только T _{образец} достигает T _dew , любая охлаждающая способность, которая все еще остается в свободном доступе, используется для поглощения скрытой теплоты конденсации, h _fg , и для сбора росы. Следовательно, мы рассчитали мгновенное переохлаждение ниже T _росы для всех образцов и определили теоретически достижимый ṁ, соответствующий случаю, когда все переохлаждение ниже T _росы используется для Q · dew (т.е., без охлаждения неконденсируемых газов). представляет отношение ṁ для нашего селективного излучателя с (β = 30 °) и без (β = 90 °) радиационной защитой, предполагая постоянную относительную влажность 70, 80 и 90% и нормированную на скорость изменения массы конденсата для OPUR , _{контроль} . В то время как селективный излучатель позволяет нам отделить стороны излучения и конденсации и оптимизировать обе функции по отдельности, работая отдельно, он приводит только к улучшению на несколько процентов по сравнению с современным уровнем техники, подчеркивая прочность фольги OPUR.Однако, когда селективный излучатель работает совместно с оптимизированной радиационной защитой, производительность современного уровня техники может быть существенно ниже. В то время как только селективный излучатель расширяет окно росы с ночи на день и приводит к улучшению переохлаждения, радиационная защита увеличивает потенциал сбора росы. При RH = 90% наша система (β = 30 °) производит на 85% больше воды, чем OPUR, и на 75% больше, чем чистый селективный эмиттер. При более низкой относительной влажности преимущество становится еще более заметным, что приводит к почти в три раза большему значению ṁ при относительной влажности 70% по сравнению с OPUR и селективным излучателем без защиты от излучения.

Эксперименты по сбору росы

После рационального проектирования стороны излучения, о которой говорилось выше, мы теперь экспериментально нацелены на сбор росы в дневное время. С этой целью камера окружающей среды, наверху которой находится наша система, позволяет нам контролировать относительную влажность (с использованием перенасыщенных растворов соленой воды) атмосферы, подвергающейся воздействию поверхности для сбора воды, как схематически изображено на (для получения полной информации см. Дополнительные материалы и рис. S7). Из-за малой тепловой массы камеры температура воздуха внутри конвективно уравновешивается (за счет ветра) с температурой окружающей среды.Мы покрыли камеру алюминизированным майларом, чтобы предотвратить нагревание из-за парникового эффекта. Следовательно, температура воздуха внутри камеры очень близка к температуре окружающей среды (см. Рис. S8). Первый эксперимент начался 26 июля 2019 года в 09:24, при относительной влажности> 90%, чтобы качественно наблюдать сбор росы в этой конфигурации, поднимая эмиттер каждый час, чтобы отобразить его сторону конденсатора. Как видно, роса быстро накапливается, что является явным доказательством того, что наша система может использовать свою охлаждающую способность для рассеивания скрытой теплоты конденсации воды, собирая росу даже при сильном солнечном облучении ( I _max ≈ 870 Вт · м ⁻² ) .Из-за более высокого переохлаждения, необходимого для достижения T _dew при более низкой относительной влажности, большая часть охлаждающей мощности эмиттера расходуется на противодействие конвективному и лучистому притоку тепла (Q · conv и Q · атм) в таких условиях. Следовательно, Q · роса уменьшается, а сбор росы становится более ограниченным в условиях более низкой относительной влажности. Чтобы оценить эффект от этого, мы установили относительную влажность 95, 90, 75 и 65% и визуализировали сторону конденсации через 90 минут после начала каждого эксперимента. демонстрирует, что наша система практически способна собирать росу при относительной влажности всего 65%.Эта возможность согласуется с нашим предыдущим прогнозом; как ранее указывалось, один только голый селективный излучатель без радиационной защиты не смог бы собрать росу при этой более низкой относительной влажности, что подчеркивает прочность защиты и учет окружающей радиационной среды.

( A ) Качественные снимки сбора росы под прямым солнечным излучением. ( B ) Образование росы под воздействием солнечного излучения через 90 минут после воздействия на эмиттер различных (от 95 до 65%) уровней постоянной относительной влажности.( C ) Поток массы росы и солнечное излучение в течение 24 часов при относительной влажности> 90%. ( D ) Средний поток массы росы и среднее облучение для пяти экспериментальных запусков, демонстрирующих широкие эксплуатационные возможности. Более подробную информацию можно найти в таблице S1. Фото: Тобиас Гулих, ETH Zurich.

Чтобы количественно оценить эффективность сбора воды, мы проводим дальнейшие эксперименты и измеряем образование росы на стороне конденсации с помощью весов. Поток массы росы

, где A — боковая часть конденсатора, показан с солнечным излучением в течение 24-часового пробега с 26 по 27 августа 2019 года с относительной влажностью> 90%.ρ · A почти постоянно положительный, что свидетельствует о впечатляющих характеристиках системы непрерывного сбора воды. Дополнительные эксперименты подтверждают его непрерывность и широкие эксплуатационные возможности, где мы показываем среднее солнечное облучение I¯ = 1Δt∫Idt и соответствующий средний поток массы росы ρ · ¯A = 1Δt∫ρ · Adt для всех экспериментов, где Δ t = т _конец — т _начало . Для значения I¯≈200 Вт · м ⁻² и средней относительной влажности 96% наша система достигает ρ · ¯A> 52 г · м − 2 · ч − 1 за период почти 3 часа (30 августа 2019 г. ; см. таблицу S1).Хотя это значение достигается в контролируемых условиях, этот результат очень близок к теоретическому пределу идеального абсолютно черного тела 59 г м ⁻² час ⁻¹ ( 30 ). Результаты показывают, что, учитывая радиационную среду излучателя, наша система может максимизировать свою охлаждающую способность, доступную для конденсации, и даже приблизиться к теоретическому пределу. Коэффициент ρ · ¯A нашей системы особенно впечатляет, учитывая, что теоретический предел получен при условии отсутствия солнечного освещения, относительной влажности 100% и пренебрежении любым потенциальным конвективным притоком тепла (Q · conv = 0 Вт · м ⁻² ). , что значительно менее сложно, чем условия, в которых проводились наши эксперименты.Обратите внимание, что для этих экспериментов роса все еще остается на поверхности конденсатора. Его полностью пассивное удаление достигается с последующим нанесением супергидрофобного покрытия на поверхность сбора.

Пассивное самоудаление собранной росы

Важным аспектом нашей и любой другой системы сбора атмосферной воды является способность удалять и собирать росу с поверхности конденсатора без дополнительных затрат энергии. Предыдущие связанные системы требовали активного переключения (обычно оператором) на цикл десорбции ( 17 — 19 , 63 ) или, в случае пленок для сбора росы, роса соскребается с поверхности вручную, таким образом также требующие дополнительной энергии и активного вмешательства ( 26 , 41 ).Следовательно, важно уменьшить критический размер капель воды, падающих с поверхности росы, с помощью инженерии поверхности, потому что капли воды, прикрепленные к поверхности, препятствуют эффективной передаче тепла и подавляют образование росы. Супергидрофобная конструкция поверхности конденсатора, в которой возникает независимый от силы тяжести механизм прыжка капель ( 48 , 64 ) и пассивно удаляется роса, позволяет работать полностью автономно и пассивно. Когда маленькие капли (~ 10-100 мкм) сливаются на этих наноструктурированных супергидрофобных поверхностях, уменьшение поверхностной энергии приводит к вызванному слиянием прыжку капель без каких-либо дополнительных затрат энергии ( 48 ).В то время как супергидрофобность влияет на ρ · A, система приобретает функциональность полной пассивности, что является решающим фактором для реальной осуществимости систем сбора атмосферной воды. Затем отделившуюся воду можно просто собрать и хранить в небольшом резервуаре под поверхностью, как показано на рис.

Поверхность конденсатора с благоприятной смачиваемостью для отделения капель представляет собой тонкое, иерархически микро- / наноструктурированное супергидрофобное покрытие, которое может быть нанесено распылением на нижнюю сторону нашего селективного эмиттера ( 64 ), как показано на.Существует ряд супергидрофобных покрытий, способствующих капельной конденсации ( 49 — 52 ). По причинам эффективности теплопередачи и простоты применения мы решили использовать современный теплопроводный супергидрофобный углеродный нановолокно (УНВ), полимерный композит ( 64 ). Мы использовали дисперсию CNF и политетрафторэтилена (PTFE), обладающую минимальным термическим сопротивлением и выдающимися характеристиками теплопередачи по сравнению с контрольными металлическими поверхностями без покрытия ( 64 ).Теплопроводность покрытия CNF оценивается от 0,30 до 5,37 Вт · м ^-1 K ^-1 ( 64 ). Поскольку это напыляемое покрытие изготавливается очень тонким (толщина покрытия составляет ~ 2 мкм; см. Рис. S9), термическое сопротивление незначительно (от 6,7 × 10 ⁻⁶ до 3,7 × 10 ⁻⁷ кВт ⁻¹ ). Мы также выбрали это покрытие из-за простоты изготовления, масштабируемости, надежных супергидрофобных характеристик и низкой цены по сравнению с металлическими покрытиями ( 64 ).Изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), показывает иерархическую природу конденсационного покрытия. Кроме того, показана фотография с длинной выдержкой, на которой видны следы прыгающих капель, иллюстрирующие механизм самотепления капель на нашем покрытии. Ориентация вниз предотвращает риск отскока капель на поверхность и позволяет им падать в сборный резервуар.

( A ) Принцип действия супергидрофобного покрытия, способствующего самоудалению капель.Вверху справа: СЭМ-изображение покрытия CNF, подтверждающее иерархическую микро- / наноструктуру. Внизу справа: изображение с длинной выдержкой прыжков, вызванных слиянием, на котором видны следы оторвавшихся капель. ( B ) Массовая скорость потока росы конденсационного покрытия (среднее: 28,6 г м ⁻² час ⁻¹ ; N = 9). Серая область представляет SD. ( C ) Двенадцатчасовое испытание на долговечность покрытия CNF (среднее значение: 28,1 г м ^-2 час ^-1 ; N = 2).

Крытая экспериментальная камера позволяет изучить и количественно оценить пассивный механизм уборки урожая.Элемент Пельтье имитирует эксперименты на открытом воздухе с такими же потоками массы росы (см. Материалы и методы и рис. S10). показывает результаты, где покрытие демонстрирует хорошую повторяемость для 1,5-часовых циклов ( N = 9). При непрерывной работе из-за мягких по своей природе условий процесса не ожидается, что конденсационное покрытие разрушится даже после длительного воздействия высокой влажности. Во время последующих 12-часовых прогонов ( N = 2) покрытие дает такой же средний массовый поток росы (28.1 г м ⁻² час ⁻¹ ), как в 1,5-часовых экспериментах (28,6 г м ⁻² час ⁻¹ ), как показано на. Короткий период (<20 мин) для достижения установившегося потока очень выгоден, так как образец быстро дает воду при благоприятных условиях окружающей среды. Сравнение собранной массы росы под конденсатором с нашим супергидрофобным покрытием CNF и без него убедительно подтверждает необходимость покрытия CNF для эффективного и полностью пассивного удаления воды (см.рис.S11). Чтобы испытать покрытие CNF в уличных условиях, мы установили селективный излучатель с покрытием на нижней стороне на нашу экспериментальную камеру и разместили его в том же месте, что и ранее. В течение 39 часов (8 октября 2020 г., 10:00 до 10 октября 2020 г., 01:00) мы подвергали покрытие CNF воздействию влажного воздуха (RH ≈ 90–95%) внутри нашей камеры. Самоудаленные капли собирали в чашке Петри под покрытием CNF. Более того, наша система также доказала свою работоспособность в реальных условиях, т.е.е., когда нижняя часть селективного эмиттера (покрытия УНВ) работает в открытой системе. Чтобы доказать это, мы создали коробку из пенопласта со сквозным отверстием и установили на ней селективный излучатель с защитой от излучения. Во время эксперимента (14 октября 2020 г., 17:00 до 15 октября 2020 г., 11:00) покрытие CNF подвергалось воздействию влажного окружающего воздуха (средняя относительная влажность: 83%), и пассивно собранная вода могла попадать в чашку Петри под ним. поверхность CNF (подробнее см. Дополнительные материалы и рис.S12). Наконец, анализ собранной воды показывает отсутствие загрязнения ионами Cr или следами CNF (см. Рис. S13).

ОБСУЖДЕНИЕ

Мы продемонстрировали высокоэффективную, полностью пассивную, непрерывно работающую систему сбора атмосферной воды, работающую автономно, без дополнительных затрат энергии. Концепция системы использует синергетический эффект атмосферного радиационного охлаждения и самоудаления капельной конденсации атмосферной воды. Два механизма оптимизированы отдельно, каждый на одной стороне одной и той же пробы эмиттер-конденсатор, что позволяет собирать росу в течение 24 часов.Спектрально-селективный излучатель обеспечивает минимальное поглощение солнечного света в течение дня при сохранении высокого коэффициента излучения за пределами солнечного диапазона, особенно в окне прозрачности атмосферы (от 8 до 13 мкм). Наиболее важно то, что на основе полного анализа задействованных тепловых потоков и экспериментальных ограничений, сконструированный оптимизированный радиационный экран заметно улучшает характеристики сбора росы за счет учета окружающей радиационной среды селективного излучателя. Экран сводит к минимуму поглощение атмосферного излучения и помогает направлять тепловое излучение излучателя в сторону малых зенитных углов, где прозрачность атмосферы наиболее высока.Это приводит как минимум к удвоению выхода современного уровня техники и чистого селективного эмиттера. Полностью пассивный сбор росы облегчается за счет супергидрофобного нанокомпозитного покрытия, которое способствует капельной конденсации и самоудалению капель за счет механизма прыжка капель, управляемого слиянием. Синергетический эффект селективного излучателя, совместно работающего с радиационной защитой, позволяет нам продемонстрировать сбор росы при относительной влажности всего 65% под прямым солнечным излучением и в течение значительно более длительного периода сбора росы, чем в современных технологиях.Наша система демонстрирует способность собирать росу, близкую к теоретическому пределу, в еще более сложных условиях, то есть при более низкой относительной влажности, в дневное время и с конвективным притоком тепла ( 30 ). Кроме того, мы подтвердили реальную осуществимость нашей системы в экспериментах на открытом воздухе, где мы полностью пассивно собираем атмосферную воду. Благодаря полностью пассивному характеру, непрерывности работы, простоте использования и модульности, что позволяет дополнять множество других подходов к сбору воды ( 65 , 66 ), мы ожидаем, что наша система окажет большое влияние к нашему стремлению к высокопроизводительным системам сбора атмосферной воды, преодолевая непрактичность за счет требования активного вмешательства пользователя.Наконец, хотя наша работа была сосредоточена на оптимизации радиационной защиты на основе наших экспериментальных ограничений, она открывает новые пути для дальнейшей работы по максимальному увеличению производительности любого радиационного охлаждающего материала за счет учета окружающей радиационной среды излучающей поверхности ( 62 ).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изготовление селективного эмиттера

Изготовление селективного эмиттера включает осаждение Ag и Cr на пластине из плавленого кварца JGS2 с термическим испарением (Evatec BAK501 LL).Мы нанесли центрифугирование PDMS Sylgard 184 от Dow Corning на другую сторону той же пластины с весовым соотношением смеси форполимер: отвердитель 10: 1. Параметры: 580 об / мин, продолжительность 60 с, разгон 20 об / мин. После центрифугирования образцы отверждали при 80 ° C в течение 1 часа. Чтобы охарактеризовать оптические свойства селективного излучателя в видимом режиме (от 0,25 до 2,5 мкм), спектрометр UV / VIS NIR (V770) с интегрирующей сферой ILN-925 при нормальном падении выявляет значения коэффициента пропускания и отражения.Мы провели ИК-характеристику (от 2,5 до 20 мкм) при почти нормальном угле падения 12 ° с помощью инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье (FTIR) (Thermo Fisher Scientific) вместе с покрытой золотом ИК-интегрирующей сферой (Pike Technologies).

Обработка массовых данных

Для количественной оценки потока массы росы, ρ · A, прецизионные весы типа тензодатчиков (G&G, JJ200B) с разрешением 0,001 г измеряют накопленную массу на селективном эмиттере. Скорость изменения накопленной росы по времени равна m · = dmdt.Мы получили сигнал по шкале с помощью фильтра Савицки-Голея ( 67 ) и зафиксировали предел шума на уровне 20 мг (по сравнению с разрешением шкалы 1 мг). Характерное время f _c ≈ 10 мин.

Изготовление и характеристика покрытия CNF

При изготовлении покрытия CNF мы внимательно следим за процессом, описанным в ( 64 ). УНВ (Sigma-Aldrich, длина от 20 до 200 мкм, диаметр 100 нм, чистота 98%) и ПТФЭ (Sigma-Aldrich, размер частиц 1 мкм) сначала диспергируются в дихлорметане (CH ₂ Cl ₂ , Sigma-Aldrich ) раздельно.Мы обрабатываем ультразвуком дисперсию дихлорметана CNF в течение 1 мин с помощью ультразвукового датчика и дихлорметан из ПТФЭ в течение 20 мин с помощью ультразвукового устройства. Затем мы смешиваем две дисперсии, и смесь дополнительно обрабатывают ультразвуком в течение 5 минут с помощью ультразвукового аппарата. Затем композитная дисперсия наносится распылением на требуемый субстрат (давление 4 бар). После этого запекаем образец с покрытием при 400 ° C в течение 30 мин в среде N ₂ ( 64 ). После запекания образец охлаждают до комнатной температуры.

Мы выполнили SEM (Hitachi SU8230) для проверки иерархической микро- / наноструктуры покрытия (см.). Мы также измерили толщину покрытия после разрезания сфокусированным ионным пучком (FIB) и определили, что она составляет около 2 мкм, как показано на рис. S9. С помощью оптической системы измерения угла смачивания и контурного анализа (OCA 35 DataPhysics, Германия) с 8 мкл деионизированной капли воды мы определили угол продвижения вперед, угол смачивания и гистерезис угла смачивания капли воды на покрытии PTFE-CNF. для всех измерений.Угол контакта смачивания составляет 161,2 ° ± 0,8 °, а угол смачивания составляет 159,4 ° ± 0,9 °, т. Е. Гистерезис угла смачивания составляет ~ 2 °.

Внутренняя экспериментальная установка

Для экспериментов в помещении мы перестроили ту же камеру, что и для экспериментов на открытом воздухе, но с увеличенной высотой для большей доступности. Датчик Phidgets Hum1000_0 регистрирует температуру / влажность внутри камеры, а датчик Пельтье (Laird MS2-192-14-20-11-18), прикрепленный к медному диску (толщиной 0,5 мм, диаметром 4 дюйма) с термопастой, имитирует мощность охлаждения.Чтобы избежать шума, вызванного механическим воздействием, стандартные провода на Пельтье заменены на провода тонкого сечения. Отвод тепла Пельтье обеспечивается вентилятором (Jamicon KF0510S1H-012-243R), работающим при пониженном напряжении (2,3 В). Вентилятор (FORCECON DFB803812MDOT) обеспечивает быструю и однородную диффузию водяного пара внутри камеры и выключается перед началом экспериментов, чтобы система работала полностью пассивно. Чтобы начать эксперименты, на Пельтье подается постоянное напряжение (2,4 В), а весы типа датчика веса (G&G, JJ200B) измеряют накопление массы росы.Мощность охлаждения Пельтье и относительная влажность внутри камеры сравнимы с экспериментальными условиями эксперимента 30 августа 2019 г. на открытом воздухе. Следовательно, средний поток массы росы ρ · ¯A и относительная влажность находятся на сопоставимом уровне, как показано на рис. S10.

Анализ качества воды

Мы провели измерения электропроводности для сверхчистой воды (испытание CHROMASOLV LC-MS Ultra для UHPLC-MS, Riedel-de Haën), водопроводной воды и 0,9% (масс.%) Раствора NaCl (растворенного в сверхчистая вода). Мы использовали два разных инструмента (Greisinger GLF 100 Multi tester TDS и WTW LF 2000).Растворы измеряли до и после капания на покрытие CNF и повторно собирали. Мы выполнили светлопольную микроскопию на Olympus BX60 с увеличением × 10. 0,03 мас.% CNF в растворе сверхчистой воды обрабатывают ультразвуком непосредственно перед визуализацией.

Радиомаяк для обслуживания отопления NY | Настройка обогрева

Профессиональное обслуживание отопления в Beacon

Компания WK Mechanical, Inc. предлагает услуги по эффективному обслуживанию систем отопления в Биконе, штат Нью-Йорк, и его окрестностях. В бизнесе с 1945 года мы заработали безупречную репутацию во всем округе Датчесс.Мы — семейный бизнес, ориентированный на удовлетворение ваших потребностей. Наши сертифицированные специалисты могут обслуживать отопительное оборудование любого типа, независимо от марки, марки или модели. Мы оставим ваш обогреватель работающим в отличном состоянии на долгое время.

Кроме того, наша фирма стремится всегда исходить из высочайших стандартов профессионализма, уважения и добросовестности. Мы принесем вам душевное спокойствие, гарантируя, что вы почувствуете, что вас лелеют и ценят. Не забудьте выбрать нашу фирму в WK Mechanical, Inc.если вы ищете подходящие решения для настройки системы отопления в Beacon.

Причин работать с нами:

• Сертифицированные и опытные техники
• Многолетний бизнес
• Фирма семейного типа

• Отличное обслуживание клиентов
• Простая запись на прием

Настройка долговечного обогрева Beacon

Поскольку зимние температуры продолжают падать, вам необходимо, чтобы ваш обогреватель работал оптимально, чтобы оставаться в тепле в помещении.Лучший способ повысить производительность вашего устройства — это поддерживать его в надлежащем состоянии. В WK Mechanical, Inc. мы предлагаем проверенные временем решения по обслуживанию отопления в регионе Beacon. Наши специалисты внимательно осмотрят ваше оборудование. Когда дело доходит до вашего комфорта, мы никогда не идем короткими путями. Мы сделаем все, от затягивания всех ослабленных соединений до замены воздушного фильтра. Ожидайте, что наша команда оставит вашу систему отопления работающей соответствующим образом.

Выгоды от обслуживания отопления:

• Лучшая энергоэффективность
• Улучшение качества воздуха
• Менее шумная работа
• Минус затраты на ремонт
• Увеличенный срок службы системы

Кроме того, наши техники уберут нашу рабочую площадку после того, как мы закончим.Мы с уважением относимся к вашему дому. Наши специалисты также соблюдают все меры безопасности при обращении с вашим обогревателем. Будьте уверены, мы всегда ставим ваши потребности в комфорте и безопасности превыше всего.

Надежная настройка систем отопления

Для надежного и бесперебойного отопления в вашем доме лучше всего обратиться к нашим решениям по техническому обслуживанию.