Учени от Хонконгския университет за наука и технологии (HKUST) са създали първото в света киловатно еластокалорично охлаждащо устройство. То охлажда дадена стая до 21-22°C само за 15 минути, дори когато температурата навън е 30-31°C. Тази разработка ще намали потреблението на енергия, което е важно, тъй като за климатизацията в света се изразходват 20% от глобалната електрическа енергия. В бъдеще технологията може да послужи за основа на по-компактни и екологични климатици.

Повечето комерсиални климатици използват системи за компресиране на парите, които отделят парникови газове. Сред алтернативите, щадящи околната среда, е твърдотелното охлаждане, използващо еластокалоричния ефект на сплавите с памет на формата (SMA). Еластокалоричният ефект е явление, при което даден материал променя температурата си при механична деформация, например при натиск или опън. Тези технологии са енергийно ефективни и не отделят вредни вещества. Предишните разработки обаче осигуряваха охлаждане с мощност само 260 вата. Това е недостатъчно за търговски приложения, за които са необходими киловатни мощности.

За да се постигне охлаждане на киловатно ниво, е трябвало да се решат два ключови въпроса. Първо, да се балансира охлаждащият капацитет на никел-титановия хладилен агент с общата маса, тъй като простото увеличаване на масата намалява ефективността. Второ, високите работни скорости ограничават топлообмена, което забавя отвеждането на топлината.

Изследователите са създали система, която осигурява по-голяма мощност при високи скорости на охлаждане. Те са свързали последователно 10 еластокалорични охлаждащи блока по посока на прилагане на силата. Използвали са и тънкостенни тръби, изработени от никел-титаниева сплав с високо съотношение на повърхността към обема. По този начин те са успели да подобрят топлообмена.

Налягането в системата не превишавало 1,5 бара благодарение на паралелните флуидни канали, което осигурявало стабилна работа при честота 3,5 Hz. Дестилираната вода е заменена с графенов нанофлуид. Дори при концентрация от 2 грама на литър той провежда топлината с 50 % по-голяма ефективност. Рискът от запушване е сведен до минимум чрез използване на наночастици с диаметър 0,8 микрометра – много по-малък от ширината на каналите (150-500 микрометра). Рентгеновата томография показа, че тръбите се деформират равномерно при натиск.

При тестване в образец на къща с обем 2,7 м³ устройството осигурява охлаждане с мощност 1284 W. Освен това то постига охлаждащ капацитет от 12,3 W/g – почти три пъти по-висок от всяко друго устройство с течен еластокалориент. Устройството стабилизира стайната температура на 21-22°C за 15 минути, въпреки външната температура от 30-31°C. За първи път подобна технология достига киловатна мощност.

Енергийно ефективното решение не само ще намали сметките за енергия, но и ще даде възможност за по-компактни, спестяващи място устройства. Учените работят по комерсиализацията на решението.