猜猜为了抵御热浪,人类能干出什么事:从“冰制冷”到“太阳制冷”( 二 )
寻找新材料、新路线
向太阳要清凉
“寻找氟利昂的代替品 , 科研人员的路线产生了分歧 。 ”上海市能源研究会副理事长、上海海事大学动力工程及工程热物理学科带头人章学来教授介绍 , 当时 , 美国人考虑到破坏臭氧层的“元凶”是氟利昂中的氯原子 , 所以决定探索一种不含氯原子的人工制冷剂 , 欧洲则选择向天然工质“异丁烷”发展 。
这两条线路成为科研主流 , 但也各有利弊 。 比如 , 前者虽然对臭氧层没有伤害 , 但可能带来更多温室气体排放;后者则不够稳定 , 易燃易爆 。 而起步较晚的中国科学工作者们 , 则选择充分发挥后发优势 , 对两者均有涉猎 , 谨慎而大胆 。
目前 , 研制和发展对臭氧层无损耗、无温室效应而且节能环保的制冷技术 , 已成为该领域研究者的共识 。 一系列传统制冷技术以外的新材料、新路线 , 带来百花齐放 。
首先是太阳能制冷 。 太阳能制冷主要包含吸收式、吸附式、喷射式和光伏等制冷类型 。 太阳能吸收式制冷是用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸收式制冷系统 , 通过储存液态冷剂的相变潜热来储存能量 , 利用其在低压低温下汽化而制冷 。
太阳能吸附式制冷 , 以太阳能为热源 , 采用的工质通常为活性炭―甲醇、分子筛―水、硅胶―水及氯化钙—氨等 , 可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂 , 通过加热脱附、冷凝、吸附、蒸发等几个环节实现制冷 。
太阳能喷射式制冷是通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽 , 通过喷管时因流出速度高、压力低 , 在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室 , 同时制冷剂在蒸发器中汽化而达到制冷效果 。
太阳能半导体制冷系统中 , 光电转换器输出直流电 , 一部分直接供给半导体制冷装置进行制冷运行 , 另一部分则进入储能设备储存 , 以供阴天或晚上使用 , 保证系统可以全天候正常运行 。 目前 , 随着太阳能电池和热电材料的推广使用 , 这一半导体制冷系统得到广泛应用 。
与太阳能相比 , 磁制冷和热声制冷更加鲜为人知 。 磁制冷技术是一种热效率高而且节能环保的制冷技术 , 利用磁热效应制冷 , 磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量 , 而绝热去磁时从外界吸收热量 。 热声制冷技术主要通过热声效应来完成工作 , 在声波稠密和稀疏之间完成热量的加入和排出 。
考量技术全生命周期
实现新的弯道超车
同样不可不提的是冰蓄冷和水蓄冷技术 。 晚间用电低谷期间 , 用电把水冻成冷水或冰;白天用电高峰期 , 则通过夜晚储备好的冷水或冰水混合物来释放冷气降温——作为一项解决夏日用电紧张的“削峰填谷”的技术 , 在美国、日本、德国等地已得到应用 。
水蓄冷技术应用也有很大的限制条件 , 尤其是需要对温度进行有效控制 , 借助于智能管理系统、温度传感器等设备 , 在前期投入方面成本更高 。 与之相比 , 冰蓄冷技术蓄冰槽占用的体积更小 , 储蓄的冷量是水蓄冷技术的数十倍 。 单从应用节能性能来说 , 水蓄冷技术在空调制冷中运用 , 比传统智能空调节约1/3的电费 。
水蓄冷 , 冰蓄冷 , 在制冷创新领域中 , 科幻小说中描述的诸多场景已然成真 。 那么 , 科学家目光所及之处 , 制冷技术的未来在哪里?章学来教授提出自己的看法 。
首先是加强对自然能源的开发利用 , 包括常见的可再生能源太阳能、风能、地热能 , 甚至海洋能 , 都可以为人类低碳地获得冷量提供帮助 。
其次 , 应考虑技术的整体生命周期 。 一方面 , 在包含制冷剂、制冷部件、制冷体系等工艺技术方面进行优化 , 获得更为节能环保的清凉 。 另一方面 , 节能和环保的标准设定和评测 , 需涵盖相关设备、耗材的制造、使用、废弃、处理等各环节全过程 , 不拘泥于一时一物 。
- 如今虚拟货币成为了市场新宠|为什么显卡被挖矿者抢着买?
- 中科院团队出了份70多页的报告,居然是为了研究游戏?
- 上网课早就已经成为了许多孩子日常必修课|11英寸2k全面屏的安卓平板电脑推荐
- 微软|为什么苹果手机通话的时候不能录音,真的是为了保护隐私吗?
- 小米科技|为了几十元手机膜去维权,时间成本太高了,手机膜是不是智商税?
- MIUI|神速!MIUI 14最快下月到来:一切为了小米13
- 苹果|“为了买台手机,研究大半个月后仍然无从选择”
- 为了吸引用户关注|荣耀小屏旗舰即将来临
- 在国内手机市场|为了给新机让路,努比亚z40pro谁更值得入手?
- iqoo10|为了让手机充电迈入10分钟时代 你知道iQOO 10 Pro有多努力吗?