Na podstawie informacji na stronach www.noteka.narod.ru
i www.trinitas.ru oraz materiałów w miesięczniku Energetika i Promyszlennost’ Rossii.

Ludzkość co pewien czas staje w obliczu odkryć, które mogą zapewnić jej dostęp do niewyczerpalnych zasobów energii. Uzasadnione i co więcej, już potwierdzone w praktyce nadzieje fizycy wiążą z wykorzystaniem zjawisk związanych z ruchem wirowym materii. Niezwykłe własności wirów zostały po raz pierwszy opisane przez angielskiego uczonego G. Stokesa jeszcze w XIX wieku. W latach 30. ubiegłego stulecia francuscy i radzieccy naukowcy niezależnie od siebie wykryli zjawisko przemiany energii mechanicznej w cieplną w strumieniu wirującego gazu. Badając zastosowanie cyklonów do oczyszczania zapylonych spalin francuski inżynier J. Ranque skonstruował tzw. wirową rurę, w której po raz pierwszy uzyskano rozdzielenie gazu na strumień gorący i zimny. Jednak odkrycia te, mimo udoskonalenia przez niemieckiego fizyka R. Hilscha, nie znalazły szerszego zastosowania w przemyśle.

Z kolei w latach 60. XX wieku radziecki uczony Mierkułow zaproponował użycie tej nowej technologii dla cieczy. Okazało się, że ciecz przepływająca przez specjalną wężownicę o spiralnym kształcie ulega szybkiemu podgrzaniu. Niestety wskutek niedostatecznego wyjaśnienia teoretycznego i to odkrycie nie spotkało się z należytym zainteresowaniem. Dopiero na początku lat 90. w Rosji pojawiły się pierwsze konstrukcje tzw. wirowych hydraulicznych generatorów ciepła, działających na zasadzie wspomnianego efektu. W urządzeniach tych zrealizowano ideę utylizacji ciepła wydzielanego wskutek lepkości (tarcia) wody o powierzchnię kanału oraz między jej wewnętrznymi warstwami.

Przy osiągnięciu dostatecznie wysokiej prędkości zawirowania wody przy ściance rury, zaczyna wydzielać się ciepło powierzchniowego tarcia, prowadzące do znanego efektu kawitacji. Powstające pęcherzyki pary, których powierzchnia wiruje z wielką prędkością, zderzają się ze sobą lub z przeszkodami, czemu towarzyszy wydzielanie impulsów energii. Przy liniowym przepływie wody w rurze, skala opisanego efektu jest niewielka i temperatura cieczy w warstwie przyściennej jest praktycznie taka sama jak w osi strumienia. Zjawisko uwidacznia się dopiero po zwiększeniu powierzchni i czasu wzajemnego tarcia warstw wody. Najlepszym sposobem osiągnięcia tego celu okazało się wymuszone zawirowanie strumienia w przekroju poprzecznym kanału. Wysiłki naukowców i konstruktorów zmierzają więc do utrzymania cieczy w warunkach, gdy powierzchnia tarcia jest największa, a ciśnienie i czas są optymalne dla danej geometrii układu przepływowego. Wciąż jednak fizyka powstawania tego tarcia i przyczyny wydzielania się ciepła nie są dostatecznie wyjaśnione, a liczne teorie bazują raczej tylko na hipotezach i wymagają weryfikacji doświadczalnej.

Wirowe hydrauliczne generatory ciepła (w skrócie WGTG - Wichriewyje Gidrawliczeskije Tiepłogienieratory) bazujące na przedstawionych zjawiskach hydraulicznych zostały w Rosji uznane za źródła ciepła na miarę XXI wieku. Są one w krajach byłego ZSRR coraz powszechniej stosowane dla ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody użytkowej lub w procesach produkcyjnych. Maszyny te dokonują przekształcenia energii cieczy poruszającej się ruchem wirowym w energię cieplną. Nośnikiem ciepła jest woda lub inna ciecz o odpowiednich własnościach (na obszarach arktycznych ciecz niezamarzająca).

Instalacja WGTG składa się z dwóch zamkniętych obiegów wodnych. W pierwszym z nich zachodzi podgrzewanie wody wskutek wyżej opisanych procesów cyrkulacji wymuszonej przez pompę. Przy przepływie wirującej masy wody przez specjalnie ukształtowany odcinek rurociągu (zwany aktywatorem) jej temperatura wzrasta do 500-800 st. C. Podgrzana woda zostaje następnie skierowana do drugiego obiegu wyposażonego w radiatory dla odbioru ciepła. Po schłodzeniu woda wraca do pierwszego obiegu „grzejnego”, w którym powtarzany jest proces jej podgrzewania.

W porównaniu z innymi urządzeniami grzewczymi, WGTG wykazują cenne zalety: praca generatora nie powoduje emisji zanieczyszczeń, nie zużywa on żadnych paliw, a jedynie energię elektryczną dla napędu pompy. Ponadto odznacza się szybkim i prostym montażem bez spawania, woda nie wymaga przygotowania chemicznego, praca instalacji jest automatycznie sterowana i odbywa się bez nadzoru obsługi.

Zastosowanie WGTG okazuje się najbardziej efektywne w obiektach pozbawionych układu centralnego ogrzewania. Urządzenia te są bardziej ekonomiczne od tradycyjnych kotłowni węglowych lub olejowych, a ich coraz doskonalsze rozwiązania już przewyższyły pod względem kosztu jednostkowego wytwarzania ciepła, kotły opalane gazem ziemnym (Tabela 1). Należy przy tym pamiętać, że kotłownie olejowe, gazowe a tym bardziej węglowe wymagają kłopotliwej gospodarki paliwem, większych nakładów na eksploatację i konserwację, a ich wpływ na środowisko nie jest pomijalny.

Tabela 1. Zestawienie wskaźników efektywności typowych źródeł grzewczych na rynku rosyjskim