Описание проекта

Какую проблему решает проект:

По оценке Японской ассоциации по холодильной и кондиционерной промышленности (JARN), в 2021 году мировой рынок холодильного оборудования (с учётом таких сегментов, как монтаж и сервисное обслуживание) достиг объёма в 107,7 миллиарда долларов США, что на 5,7 % больше показателя 2020 года.

Экономическое развитие густонаселенных стран «жаркого пояса» (Индия, Китай, Вьетнам и др.) позволяет прогнозировать активный рост спроса на «холодильные мощности»: по оценкам экспертом, среднегодовые темпы роста составят не менее 5%.

Важные изменением происходят в структуре спроса на «холодильные мощности». Быстрый темп жизни и более высокая степень разделения труда в странах с развитой экономикой способствуют стабильному росту спросу на питательную и удобную в употреблении быстрозамороженную еду. В свою очередь, это способствует активному росту в сегменте Compact Refrigeration Boxes (CRB) - компактные автономные холодильники для доставки охлаждённых и замороженных пищевых продуктов, которые находят применение на всех этапах пути продукта от фермы к столу потребителя, и быстро завоёвывают популярность в Японии, Европе и США.

Растущий рынок бытовой электроники, создает спрос на устройства охлаждения электрических плат и двигателей широкого класса устройств, а автомобильный рынок – спрос на автомобильные кондиционеры, устройства охлаждения для сидений и пр.

Рынок одежды с «кондиционированием» находится в самом зачаточном состоянии, но имеет шансы стать быстрорастущим, в случае появления дешевых и энергоэффективных технологий кондиционирования.

Таким образом, в структуре рынка «холодильных устройств» значимую и активно растущую долю составляет сегмент «компактных и автономных охлаждающих (кондиционирующих) устройств».

Существующие технологии (использующие компрессоры и хладогенты), имеют ряд существенных проблем, сдерживающих развитие данного сегмента рынка:

1. Громоздкость. В силу высокой сложности (и дороговизне в пересчете на единицу «холодильной мощности») создания компактного устройства, а в ряде случаев – не возможность использования устройства на данном принципе (например, для охладителя в ноутбуке или «кондиционера» в одежде»)
2. Низкая надёжность (в силу наличия большого числа «трущихся деталей», повышенных требований к герметичности и риска утечки хладогента).
3. Дороговизна эксплуатационного обслуживания и сервиса.

С технической точки зрения все эти проблемы решают холодильные установки на основе элементов Пельтье, однако, последние имеют существенный недостаток – это КПД: если «традиционные» холодильники обеспечивают производительность в пределах 25-60%, то на элементах «Пельте» - лишь 5-10%.

Как проект решает проблему:

Проект предлагает создание охлаждающего (кондиционирующего) устройства на основе нового принципа – цикла Стирлинга, что позволяет создать компактный, надежный холодильник, дешевый в эксплуатации и ремонте, а также не представляющий вреда для экологии, то есть, объединяющий в себе плюсы холодильника на элементах Пельтье, но при этом по эффективности в разы выше последнего.

Кто потребители нашей технологии:

• Производители переносных холодильных устройств (в том числе медицинских)
• Производители витрин / шкафов (преобразование «обычной витрины» в «холодильник» без дополнительных технических изменений)
• Производители кондиционеров и вентиляторов (компактный переносной кондиционер / вентилятор с охлаждением)
• Переносные холодильники (в том числе медицинские)
• Производители систем охлаждения для бытовых приборов (например, компьютера)
• Производители кондиционеров и холодильников для автомобилей (возможно – производители систем подогрева / охлаждения сидений)
• Производители одежды (новый продукт – «одежда с кондиционером»)

Сравнение нашей технологии с другими вариантами:

Предлагаемое нами решение обеспечивает:

По сравнению с «традиционными холодильниками»:

1. Компактность (размер холодильного «модуля» - 10 х 10 х 5 см для существующего магнитного принципа, и потенциально 5 кратное уменьшение при переходе на пьезо-принцип)
2. Высокую надежность работы (благодаря минимальному количеству «трущихся частей» и сниженным требованиям к герметичности)
3. Дешевизну эксплуатации, возможность оперативного ремонта без специализированных навыков
4. Более низкий шум и вибрация
5. Экологичность (в силу отсутствия хладогента)
6. Обратимость холодной и горячей зон – простым изменением управлениям можно поменять «холодную» и «горячую» зоны без потери КПД (как в кондиционерах)

По сравнению с холодильниками на основе элементов Пельтье:

1. КПД в 7-10 раз выше (то есть порядка 50%).
2. При необходимости, можно в одном устройстве совместить «холодильник» и «вентилятор», за счет обеспечения сквозного потока воздуха.

По сравнению с традиционными кондиционерами:

1. Более высокая компактность и надёжность
2. Нет проблемы работы при низкой температуре окружающей среды (до – 100 C)

Инновационность проекта

1. Использование цикла Стирлинга в качестве базового принципа работы
2. Использование гибкой мембраны в качестве «рабочего органа»
3. Способ управления рабочим процессом (в том числе обеспечения разности фаз) с помощью магнитного поля
4. Способ снижения вибраций с помощью удвоения мембран на один соленоид
5. Способ поддержания давления внутри рабочих полостей с помощью впускного клапана

Презентации

Проект "Криос": компактное охлаждающее устройства на основе цикла Стирлинга

Пульс