Вытеснитель и рабочий поршень осуществляют возвратно-поступательное движение вдоль общей оси, будучи соединенными инерционной пружинной системой. Благодаря конструкции, которая включает дисковые пружины, постоянные и катушечные магниты, искомая энергия может быть получаема на рабочем конце цилиндра в результате малого колебания. Преимущество: нет трения, следовательно, нет износа.
Микротеплоэнергетическая муфта от EnAtEc представляет собой комбинацию двигателя Стирлинга (электроэффективность около 10%) и теплообменника из нержавеющей стали, который состоит из газоконденсаторов производства ATAG (теплоэффективность 109%). Машина Стирлинга приводится в действие с помощью газового пламени, вырабатывая тепло и электроток. После этого тепло горячего выхлопа полностью переходит в теплообменник, тепловой потенциал которого находится в пределах от 6 до 10кВт. Конструкция предусматривает прямое подведение к теплообменнику добавочного природного газа в периоды пиковых нагрузок посредством использования специальной горелки. Тепловой потенциал всей муфты находится в пределах от 6 до 24кВт. Она работает со всеми видами газового топлива. Данный двигатель Стирлинга рассчитан на работу в течение 60тыс. часов, или 15 лет. Если верить EnAtEc, муфта позволяет сберечь до 15% энергии (учитывая как электрическую, так и газовую составляющие) в сравнении с отдельным производством тепла традиционными ТЭЦ включая трансмиссионные потери.
Исследовательский проект «Цеолитовый теплонасос»
Vaillant разрабатывает газовый теплонасос на основе цеолитово-водной системы. Данное предложение рассматривается как альтернатива электронному теплонасосу и газовому бойлеру. Соответствующий бизнес-план будет представлен на рынке в 2004г.
Цеолит, керамикообразный материал, получаемый из окислов алюминия и кремния, нетоксичен и негорюч. Работа теплонасоса основывается на способности ноздреватого цеолита удерживать большое количество влаги, которая выпускается массивом цеолита при его нагреве. Для вящей эффективности процесса его протекание организовано в вакуум-контейнере, который является одним из модулей теплонасоса.
Непрямой нагрев влажного цеолита осуществляется при посредстве проводника, получающего тепловую энергию от газовой горелки. Испаряющаяся вода конденсируется в теплообменнике, получаемое при этом тепло идет на нужды отопления. После того, как температура цеолита достигает максимума, материал вновь охлаждается.
Удаляемая из цеолита вода испаряется при низкой температуре с использованием тепла окружающей среды, после чего вновь поглощается охлажденным цеолитом. Процесс возобновляется, когда цеолит вновь наполняется водой.
Концепция вайллантовского нагревателя требует использования двух одинаковых теплонасосов, в которых синхронизируются различные фазы процесса.
Среднегодовой показатель утилизации тепла оценивается на уровне 135%. Это означает экономию энергии и уменьшение объема выбросов CO2 примерно на 20% по сравнению с газоконденсатной технологией и на 30% – с низкотемпературными бойлерами.
Диффузионные поглотительные теплонасосы (DAWP)
С 1996 Buderus активно разрабатывает диффузионный поглотительный теплонасос (diffusion absorbtion heat pump, или DAWP).
Исследовательский проект, впервые представленный на ISH-99, благополучно миновал этап полевых испытаний. Компания была отмечена специальной премией газовой промышленности Германии за работы, связанные с использованием природного газа и возобновляемыми источниками энергии. Газовый теплонасос Loganova GWP явился одним из главных экспонатов стенда Buderus на ISH-2001.
DAWP включает газовый теплонасос, работающий на основе использования водного раствора аммиака как рабочего тела, а также гелия.
В ходе циклического процесса рабочее тело (NH 3) диффундирует в гелиевую атмосферу. Гелий выступает в качестве единственно вспомогательного газа, компенсирующего давление, и не принимает участия в обменных процессах.
Благодаря низкому парциальному давлению гелиевой атмосферы аммиак испаряется, поглощая энергию окружающей среды. Смесь паров аммиака с гелием протекает через теплообменник в поглотитель. Здесь водный раствор аммиака с невысоким содержанием NH 3 поглощает аммиак, обогащаясь им. (Гелий же следует назад через теплообменник.) В процессе поглощения вырабатывается полезное тепло. После поглотителя водный раствор, обогащенный аммиаком, попадает в сепаратор влаги.
Здесь в процесс включается газовая горелка, сообщающая ему тепло. Благодаря низкой температуре кипения аммиак испаряется и в процессе ректификации отделяется от воды, необходимость в которой исчерпана. Вода течет назад в поглотитель. Пары аммиака, сгущаясь, выделяют добавочное тепло, после чего цикл возобновляется.
Конструкция DAWP предполагает действие устройства на основе лишь гравитационной циркуляции. Поэтому вес его значителен, констатируют специалисты Buderus. Зато оно обходится без подвижных частей – насосов, клапанов. Преимущество технологии состоит в бесшумной и безвибрационной работе оборудования, которое практически не требует обслуживания.
КПД устройства составляет примерно 1,5.
Для практического применения предполагается комбинация DAWP и газоконденсатного бойлера, который подключается во время пиковых нагрузок.
Если верить Buderus, такая система в состоянии обеспечить на 20 или даже на 30% большую утилизацию тепла, чем сегодняшние газоконденсатные бойлеры.