科學(xué)家尋新型低碳制冷器 聲波無氟空調(diào)將問世

近來，美國、東歐和亞洲都遭受熱浪襲擊，空調(diào)成了人類最后一根救命稻草。但這對環(huán)境來說卻是個不折不扣的壞消息?？茖W(xué)家們認(rèn)為，居民區(qū)和商業(yè)建筑空調(diào)在溫室氣體排放中占有重要的地位，但隨著氣溫的升高，人們將用更多的空調(diào)，同時已經(jīng)存在的老空調(diào)將以更高的功耗運(yùn)行，全球變暖的趨勢將加劇?？茖W(xué)家們正在想方設(shè)法從多個方面全面改善空調(diào)的碳足跡。
制冷循環(huán)
倫敦南岸大學(xué)的格瑞米·梅德門長期從事環(huán)保制冷系統(tǒng)系統(tǒng)的研究人員，他認(rèn)為應(yīng)該使用二氧化碳替代在這類系統(tǒng)中使用的合成氟化烴制冷劑，傳統(tǒng)的蒸發(fā)壓縮循環(huán)系統(tǒng)中，冷卻劑被壓縮冷凝后膨脹氣化來給房間制冷。壓縮階段產(chǎn)生熱量一般被輻射到建筑物外的空氣中。據(jù)梅德門說，其中起到關(guān)鍵作用的氟化烴這類氣體造成全球變暖的可能性是二氧化碳的四千倍。僅僅英國一地，20%的溫室氣體排放要?dú)w因于這類物質(zhì)。
同時，二氧化碳比氟化烴壓縮后產(chǎn)生熱量更高：150攝氏度比60攝氏度。因此梅特門特和同事們正在調(diào)查利用超市二氧化碳制冷的空調(diào)和冰箱所產(chǎn)生的熱能的想法，考慮將這些熱能加以利用，為需要的地方提供熱水。
聲波制冷
來自美國賓夕法尼亞州州立大學(xué)帕克學(xué)院的麥特·珀斯正和同事們正在開發(fā)一種基于聲音的無氟空調(diào)系統(tǒng)。
這個小組用一種線性馬達(dá)前后移動擴(kuò)音器的金屬薄板，在氮?dú)庵邪l(fā)出一種不會造成溫室效應(yīng)的聲波，聲波在氣體中各區(qū)域產(chǎn)生壓縮和膨脹，造成他們輪流升溫和降溫，珀斯稱，整個過程像一塊海綿一樣，氣體一個區(qū)域吸收熱量然后通過聲波傳到另外一個區(qū)域，熱量最終被排出氣體。”他說。
該小組之前為冰淇淋生產(chǎn)商“本&杰瑞”制造了一個基于這種稱作熱聲制冷技術(shù)的冰箱。他們表示，可以將技術(shù)推廣到空調(diào)設(shè)備中，并且嘗試建成一批3.5千瓦，家用型的設(shè)備，安置在建筑物四周。一旦成行，便可減少傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗。
水制冷
其它的團(tuán)隊(duì)也在著手研發(fā)不會帶來氣候變暖的制冷劑。其中一種方法是使用氨和水的混合物。亞特蘭大喬治亞技術(shù)研究院的斯瑞尼瓦斯·蓋瑞麥拉正在開發(fā)一種利用氨蒸汽將熱量轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。根據(jù)他的設(shè)想，氨流經(jīng)冷凝器，然后進(jìn)入蒸發(fā)器，在這里產(chǎn)生制冷效果，最終再次被水稀釋。
吸收制冷技術(shù)并不是沒有先例，該技術(shù)原理比今天常見的蒸發(fā)壓縮制冷系統(tǒng)還早，但因需要多個熱交換器而略顯笨重，所以多數(shù)被應(yīng)用在中央空調(diào)系統(tǒng)中，為大型建筑群制冷。因此，蓋瑞麥拉通過開發(fā)微型熱交換器來避開這個問題，交換器的溶液流過直徑僅0.5毫米的管道，充分提高這種尺寸熱交換器的效率。他的團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)開發(fā)出書本大小、卻能產(chǎn)生相當(dāng)于300瓦制冷效果的原型機(jī)，并計(jì)劃利用美國高級研究項(xiàng)目部提供的基金進(jìn)一步增加設(shè)備的制冷功率。