Важнейшим видом энергии является теплота или тепло. Все виды энергии прямо или косвенно в конечном итоге переходят в тепло, в тепловые потери, в тепловую диссипацию. Тепло — наиболее универсальный вид энергии. Не зря общая "ЭНЕРГОДИНАМИКА", создавалась и развивается ТЕРМОДИНАМИКОЙ.

Под энергосбережением чаще всего подразумевают теплосбережение. Сберечь тепло означает сберечь его в определенном пространстве и в определенных пределах времени. А это означает удержание тепла в определенном объеме, например, в доменной печи, или в котельной электростанции, или в трубах теплосетей, или дома, или в теле на период функционирования этого объема. Тепло уходит из них в трубы, в форточку, через стенки, через кожу. Казалось бы, в чем проблемы? Есть же, ведь, вековой опыт: везде, где что-то "просачивается" сделать "заградительные барьеры", чтобы оно не "протекало". С жидкостью, газом, электричеством, например, с водой, паром , электрическим током проблем нет. Для них имеются непроницаемые барьеры из различных металлов и диэлектриков. А вот для "теплового флюида", теплового излучения нет непроницаемых материалов.

Нет веществ, а следовательно, и материалов, абсолютно не пропускающих тепло. Все вещества обладают теплопроводностью. Одни — большей (металлы), другие — меньшей (диэлектрики). Вакуум, и тот обладает "теплопроходимостью", обусловленной распространением в нем электромагнитных волн — тепловых инфракрасных лучей . Поэтому абсолютного теплового барьера (АТБ) в природе нет. АТБ можно рассматривать только как идеальную модель, наподобие модели абсолютно черного тела или модели абсолютно твердого тела.

Реальные же тепловые барьеры могут очень сильно различаться по теплопропускной способности. Хороший тепловой барьер реализован в термосах и в сосудах Дьюара. По термосу видно, насколько реальный тепловой барьер далек от АТБ. Если бы он был близок к АТБ, то чай в нем был бы горячим и по истечении … недели, например.

Но если чай в термосе остается достаточно теплым через сутки, считается неплохо. Если бы таким теплодержанием, пусть далеким от теплохранения с АТБ, обладали реальные стены, стенки и оболочки; теплоизолирующие материалы и покрытия; жировые слои, шкуры и кожа, энергосбережение было бы очень и очень ощутимым. Потребовалось бы гораздо меньше: сжигать угле- углеводородного топлива в топках различных котельных, от электростанций до печек; двигателях внутреннего сгорания; поедать меньше углеводной пищи животным и людям. Не только экономия была бы громадной, но углекислого газа выбрасывалось бы в атмосферу гораздо меньше. А это — снижение угрозы глобального потепления климата Земли, экологической катастрофы (коротко, экострофы) 21 века.

Энергосбережение необходимо не только ради экономии, но и ради снижения и отведения угрозы экострофы-21.

В настоящее время теплобарьеры обычно делают из минеральной ваты или стекловаты. Они громоздки и не долговечны. При попадании воды сыреют, и это приводит к снижению их теплоудерживающих свойств.

Сравнительно недавно начали использовать более компактное и долговечное теплоудерживающее покрытие из "суперкраски". В этих красках, вышедших из космической отрасли, по существу используется принцип термоса (http://www.pulsarpkp.ru/content.php?id=133). Слой суперкраски толщиной всего в 1 мм удерживает тепло так же, как 50-ти миллиметровая толща минеральной ваты! Использование теплоудерживающего покрытия из суперкраски с учетом ее долговечности, несмотря на ее дороговизну, в конечном счете более экономно. Например, в теплосетях затраты окупаются за один отопительный сезон.

Несмотря на столь привлекательные свойства теплобарьеров из "космической суперкраски", потребителей все же, по-видимому, смущает ее высокая цена. Конечно, изготовление малых (диаметром до 0,03 мм) керамических полых шариков, да еще с давлением воздуха в них ниже атмосферного, не простая, значит, не дешевая технология. Тем не менее, снижение стоимости "суперкрасочных" теплобарьеров должно быть предметом постоянных поисков на пути их широкого применения.

Одним из способов удешевления "суперкрасок" является разбавление их более дешевым материалом. На роль разбавителя по многим параметрам, как экономического, так и физико-химического плана, подходит наномагнезия — нанопористый оксид магния. Оксид магния довольно дешевый широкоиспользуемый материал (огнеупорные кирпичи, магнезиальный цемент, удобрения).
Огнеупорными кирпичами из магнезии, например, обкладывают внутренние стены доменных и других высокотемпературных печей (магнезия — самый высокотемпературный окисел с температурой плавления 1800 градусов Цельсия). Обычный оксид магния не является нанопористым, напротив, представляет собой плотные кристаллы. Но при специальном изготовлении получается пористая, нанопористая масса. Известно, что поры в любом материале снижают его теплопроводность, а микропоры, тем более, нанопоры еще более снижают теплопроводность. Прозрачной тонкой пленкой наномагнезии можно "одевать" керамические полые шарики суперкраски. Это сделает оболочки шариков менее теплопроводными, и кроме того, рыхлая пленка наномагнезии увеличивает диаметр керамических шариков, что увеличивает объем всей суперкраски, т.е. единица объема суперкраски становится дешевле. Пушистую белую нанопористую наномагнезию можно также размещать в промежутках между керамическими полыми шариками. При этом теплопроводность понижается, а стоимость суперкраски снижается.

Суперкраска очень долговечна. Срок службы ее до 25 и более лет. Обычно трубы, рефрежераторы, цистерны, крыши и стены зданий столько лет не служат и требуют капитальных ремонтов.

В разнице между сроками службы суперкрасок и стенок, на которые суперкраски наносятся, кроется еще один резерв экономии средств. Можно делать покрытия не одноразового использования, а многоразового. Для этого суперкраской можно пропитывать и наслаивать различные ткани и пленки из различных материалов, от естественных волокон до синтетических, например, льна, хлопка, полиэтилена, полиэстера, стекла, …, в зависимости от требований к термостойкости эксплуатируемой поверхности или оболочки.

Рулонами таких гибких теплобарьеров обклеиваются или/и обворачиваются различные поверхности (крыши, стены, оболочки, трубы, …). Клеить необходимо "слабыми клеями", наподобие обойных, так, чтобы при необходимости замены или капитального ремонта несущей поверхности "слабонаклеенные" тепловые барьеры можно было бы "бездефектно отдирать" и подготовить к новому использованию.

От гибких тепловых барьеров тканево-пленочно-суперкрасочной структуры (ТБ ТПСКС) технического применения (стены, крыши, оболочки, трубы, … ) можно перейти к биологическому теплосбережению, конкретно к одежде для людей и … животных тоже, иногда. В настоящее время толщина верхней одежды для экстремально холодных зимних условий Сибири, Арктики, Антарктики, высокогорных районов достигает 30-40 мм. Очевидно, такая одежда довольно сильно сковывает движения. Гибкий же ТБ ТПСКС позволяет те же самые теплосберегающие свойства иметь при толщине 0,75 — 1 мм. 40-кратное уменьшение толщины одежды фактически ликвидирует ее сковывающий эффект, и свобода движений значительно увеличивает эффективность всяких физических действий, производительности труда. Одежда может быть и внутренней: свитер, безрукавка, жилетка, … . Для эксплуатационных (загрязненность, запыленность, задымленность) и декоративных (внешний вид, маскировка) требований тонкий утеплитель может выполняться и в виде подкладки, подстежки под верхним функциональным покроем.

Тепловой барьер создает преграду для тепла от более нагретого объема к менее нагретому. Часто требуется защита менее нагретых объемов, участков, тел не от холода, а от повышенного тепла, жары, огня во внешней среде. В мире только дюжина холодных стран: Россия, Финляндия, северные территории Норвегии, Швеции, Казахстана, Китая, Японии, Кореи, США (Аляска) и Канады, южные территории Чили и Аргентины. Все остальные страны теплые и жаркие. Порой на борьбу с летним зноем приходится тратить больше средств и энергии чем на противостояние зимнему холоду. В теплых и жарких странах проживает подавляющее большинство населения Земли. Энергозатраты на охлаждение, на холодильные устройства, кондиционеры соизмеримы с энергозатратами на отопление. Причем, если лишь небольшая часть отопительных систем работает на электричестве, то подавляющее большинство холодильных устройств работают на электрической энергии. А каждый килловатт х час электрической энергии, например, от электростанции на угле — это 400 граммов углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Выбросы углекислого газа экострофически нарастают.

ТБ ТПСКС защищает не только от холода, но и от жары, даже от огня.
Спецодежда для пожарников и спасателей из специального ТБ ТПСКС, выдерживающей до 450 градусов Цельсия, обезопасила бы самих пожарников и спасателей, а они, в свою очередь, могли бы спасать многие жизни.

Случайные возгорания от коротких замыканий, от искр, из-за неосторожного обращения с огнем, чаще в сухую жаркую летнюю погоду, приводят к последующим (особенно, вблизи опасных и вредных производств) техногенным катастрофам (технострофам).

Взрывы газа в шахтах, в предприятиях и домах, аварии в химических и топливно-энергетических комплексах уносят много жизней и наносят непоправимый экологический ущерб, особенно, от добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти. И все они так или иначе связаны с пожарами.

Надежные тепловые барьеры от жара и огня могли бы предотвратить множество технострофических и экострофических аварий. Естественно или искусственно вызываемые технострофы и экострофы — главные угрозы безопасности в интенсивно разрастающейся ноосфере Земли.

Широкое применение гибких ТБ ТПСКС сулит не только громадное энергосбережение, но и более безопасную жизнь.

Известия Науки