Você já se perguntou, o céu pode ser um "ar condicionado". Altamente eficiente e com eficiência energética

A idéia não é tão irreal. Afinal, quando furacões devastaram os Estados Unidos, a Organização Meteorológica Mundial anunciou que o aquecimento global pode levar a furacões mais fortes ocorrem mais frequentemente, temos que encontrar todas as maneiras para alcançar a conservação de energia.

Já em 2014, quando um Stanford propostas da equipe de pesquisa pode ser O calor descarregado para o espaço exterior através do céu, a fim de atingir o objectivo de arrefecer . Agora, este estudo fez novos progressos, eles fizeram um sucesso deste novo sistema de refrigeração eficiente em termos energéticos. O mais recente estudo, publicado na semana passada - a "energia natural" (Natureza Energia).

Os resultados também provou que, O novo "ar condicionado" para fazer um prédio de escritórios de dois andares na poupança clima seco consumo de ar condicionado potência quentes de mais de 21% Durante o verão pode salvar 14,3 MWh de energia eléctrica, o que equivale a uma família comum de três (assumindo que o consumo de energia de 350 kWh por mês) quase Três anos e meio O consumo de energia.

Se o O sistema de arrefecimento combinado com radiação sistema de circulação de água, , Sob as condições meteorológicas ideais, para aquecimento, arrefecimento e ventilação, tão bem quanto possível para alcançar cerca de 70% de poupança de energia!

FIG Shu protótipo romance radiação-placa aparelho de refrigeração

A tecnologia, chamada " arrefecimento radiação céu "(Céu radiativa de arrefecimento), inspirado por algo chamado" radiante arrefecimento "(radiativa de arrefecimento) fenómeno natural. Este meio fenómeno de que todos os objectos em torno de nós irá emitir radiação térmica, em que uma porção do reflectida e absorvida pela atmosfera , uma outra porção da energia radiante a uma gama de comprimento de onda particular para escapar para o espaço exterior mais fria. Objecto em si pode fazer o seu caminho para uma temperatura mais baixa do que a temperatura circundante por radiação de calor emitida.

Esta tecnologia é esperado para melhorar o desempenho atual pobres do principal sistema de refrigeração na poupança de energia. Você sabe, sistemas de refrigeração consomem 15% da capacidade de geração global de cada ano, sendo responsável por 10% das emissões globais de gases de efeito estufa. antecedência Medidor de 2050, a demanda global por sistemas de refrigeração também irá aumentar dez vezes, para melhorar a eficiência do sistema de refrigeração será uma parte fundamental dos desafios energéticos do século 21.

FIG Shu romance radiação de campo testando o dispositivo de arrefecimento ser

Actualmente, os sistemas de ar condicionado comumente utilizados princípio de funcionamento é o seguinte: os absorve líquido de arrefecimento de ar condicionado de calor no quarto e lançá-lo para o ar exterior. Um ventilador de ar em movimento ao longo de um condensador, para remover o calor e que reduz a temperatura do refrigerante.

Aplicação de Stanford físico Aaswath Raman disse: "A eficiência do sistema de refrigeração é determinado pela temperatura exterior, se a temperatura exterior é elevada, o ar condicionado, quando o calor é libertado vai consumir mais energia."

Especificamente, a eficiência do sistema de refrigeração depende Condensador temperatura de calor de escape do ambiente : Baixar a temperatura do condensador, quanto maior for a eficiência da refrigeração. De acordo com a experiência, a diminuição da temperatura do condensador por 1 ° C, o sistema de arrefecimento para reduzir o consumo de energia em cerca de 3% a 5%. No entanto, a corrente principal de corrente baseia-se por evaporação os sistemas de refrigeração são arrefecimento temperatura do condensador diminui, somente a complexidade do sistema é introduzido (gestão da qualidade da água e depósitos de minerais), e o custo inicial do vapor de refrigeração módulo (torre, por exemplo, arrefecimento), aumenta a maiores os inconvenientes que muitos consumo de energia adicional e a perda de humidade.

O "radiação céu arrefecimento" tecnologia é outra forma de reduzir a temperatura da água na utilização da placa de radiação especialmente concebido para atingir este objectivo: Este calor placa de irradiação em água e pode absorver um comprimento de onda específico de radiação para o espaço exterior. Os maiores destaques técnicos que o consumo de energia é pequena, e não causa a evaporação do vapor de água, tanto de energia e poupar água .

Especificamente, a principal vantagem desta tecnologia Na atmosfera da Terra à radiação de calor infravermelho (8-13 microns) é "transparente", o fato penetrável , O material a radiação de calor para a superfície exterior do espaço de forma passiva, de modo que a temperatura da superfície é arrefecida a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente. É por isso que, mesmo se a temperatura ambiente não alcança abaixo do ponto de congelação, fenómeno de formação de gelo também está sob o céu nocturno, ou a superfície de janela de vidro (vidro do calor é irradiado para o espaço exterior, de modo que a temperatura da superfície é mais baixa do que o meio ambiente circundante, de vapor de junção fria creme).

ideia final dos investigadores é de que um fluido de refrigeração tal combinação e placa de condensador do ar condicionado para conseguir o efeito de arrefecimento de poupança de energia. No entanto, você quer tirar proveito deste mecanismo de arrefecimento eficaz continua a ser um grande desafio: Este efeito de resfriamento de radiação é evidente apenas durante a noite, mas a nossa necessidade de sistemas de refrigeração, principalmente durante o dia . Durante o dia, este efeito de resfriamento há um "inimigo mortal" - a radiação solar, calor irradiado será um fluxo constante de radiação de calor solar anular.

FIG FIGS Shu um: novo dispositivo físico-arrefecimento radiação da FIG. A Fig b: uma vista esquemática de um dispositivo de arrefecimento radiação tridimensional. FIG c: um corte transversal esquemático do dispositivo de radiação de arrefecimento. FIG d: Imagens SEM do refrigerante de radiação de fotões.

Mas este problema não é sem solução. Já em 2014, a equipe desenvolveu um Novos materiais fotônicos Para lidar com este problema, um tal material é uma camada de 200 filme de Ag nm de espessura é depositada sobre um substrato de silício (Ti como uma camada de adesão), e, em seguida, alternadamente depositada uma espessura de camada variando entre 7 de SiO2 (sílica) sobre a mesma e HfO2 ( dióxido de háfnio). Este novo material pode ser irradiada não só "deslizado" janela atmosférica no infravermelho, enquanto reflectida 97% da radiação solar , Resultados relevantes publicados no tempo da revista "Nature".

Este material, quando colocadas no telhado, que pode receber directamente a radiação solar durante o dia, enquanto se mantém uma baixa temperatura abaixo da temperatura ambiente, de 4,9 ° C, correspondente para finalmente alcançar a potência de arrefecimento de 40,1 watts por metro quadrado (nota: Arrefecimento potência e a capacidade de arrefecimento são diferentes, a quantidade de ar condicionado meios de refrigeração quando o condicionador de ar para a operação de arrefecimento, a unidade de tempo a partir do espaço, sala fechada ou calor área total eliminada, por unidade de W. capacidade de arrefecimento do ar condicionado é adequado para a área relativamente grande quarto, e de arrefecimento rápido. 15 metros quadrados de área de quarto, por exemplo, o uso de ar condicionado de capacidade de arrefecimento nominal de cerca de 2500w mais apropriado.)

Três membros-chave de vista da empresa de SkyCool Sistemas Shu

A chave para resolver este problema, a tecnologia é um passo mais perto de distância do chão. Na primavera de 2016, uma equipe de pesquisadores co-fundou três empresas SkyCool Systems, Estamos empenhados em promover a comercialização da tecnologia de resfriamento radiativo . Que, Goldstein trabalhou como diretor técnico principal, o primeiro autor do estudo, foi selecionado Aaswath 2015 Nian MIT TR 35 tornou-se CEO da Raman, um professor de engenharia elétrica na Universidade de Stanford Shanhui Fan serviu como conselheiro técnico.

Na mais recente "energia natural" publicou o artigo, os pesquisadores também compartilhou a tecnologia para expandir o fluxo de água de resfriamento de um efeito específico.

Na prática, os investigadores colocada uma grande quantidade de tubos finos na placa de refrigeração para a água que flui, Os resultados dos testes mostram que, dentro de três dias a temperatura foi arrefecida para uma temperatura mais baixa do que o inicial 5 ° C. Isto mostra que esta técnica está prevista a introdução de um sistema de refrigeração convencional, substituir ou aumentar aparelho de montagem de refrigeração condensador convencional, para atingir uma maior eficiência de arrefecimento.

Por mais de modelagem, dizem os pesquisadores, a placa de refrigeração é montada em dois escritório em Las Vegas climas quentes e secos, o consumo de energia de todo o arrefecimento no verão pode economizar mais de 21%.

Nick Fernandez Pacific Northwest National Laboratory (Pacific Northwest Lab), disse um analista de energia. " Para aqueles na fase de projeto para selecionar a nova tecnologia de resfriamento radiante incorporados no novo edifício arrefecimento desenvolvedores de sistemas, economia de espaço pode ser maior . "

Nick Fernandez disse para análise relatado em 2015, se o sistema é combinado com radiação de arrefecimento de água de circulação do sistema de arrefecimento, a água é fornecida para o painel frontal, de modo que a utilização da água de circulação, em vez de ar para o arrefecimento. Sob as condições meteorológicas ideais, para aquecimento, arrefecimento e ventilação, é possível atingir cerca de 70% de poupança de energia.

FIG FIGS Shu um: sistema de arrefecimento de ar de refrigeração de um convencional (condensador arrefecido a ar: condensador de ar; Evaporador: um evaporador; telhado: válvula de expansão) A FIG b: condensador SkyCool radiante mais fria do sistema de arrefecimento (arrefecido a ar: condensador de ar; evaporador : um evaporador; telhado: válvula de expansão; compressor: um compressor; bomba: bomba; troca de calor: permutador de calor)

A face da energia global cada vez mais tensa, meio ambiente deterioração da situação, combinada, 14% da produção de energia do país são usados para refrigerar edifícios residenciais e comerciais, pode-se economizar água e energia elétrica e reduzir as emissões de carbono do mercado de tecnologia tem um grande potencial. empresa de tecnologia radiativo placa de arrefecimento SkyCool pode não só melhorar os sistemas de refrigeração edifício existente, mas também guardar um monte de custos para os proprietários e inquilinos .

No entanto, SkyCool não é a única empresa que queria para aproveitar o mercado. Em fevereiro, uma equipe de engenheiros da Universidade do Colorado em Boulder na revista "Science" publicou um material compósito de vidro / polímero, que pode estar no meio-dia as condições de luz solar direta, para atingir 93 watts por metro quadrado de radiação arrefecimento poder. A equipe enfatizou que eles descobriram como fabricar a um custo razoável de novos materiais de película fina em rolos e planos ". Tornando-se uma tecnologia viável para grande escala edifícios residenciais e comerciais ".

Como o modelo da equipe de Stanford, pesquisadores da Universidade do Colorado, ARPA-E para angariar fundos, um pedido de patente e formaram uma empresa RadiCool. Atualmente, a equipe está em conversações com potenciais investidores e fabricantes.

Figura Shu Aaswath Raman tinha assistido EmTech

Por outro lado, os pesquisadores SkyCool estão empenhados em continuar a melhorar a eficiência da refrigeração de seus novos materiais de radiação. Atualmente, SkyCool o CEO Raman recusou-se a divulgar informações sobre o preço do produto final, mas em sua opinião, Qualquer custo final pre será compensado pela economia de energia de longo prazo .

No trabalho, os autores, o tamanho atual do sistema de arrefecimento eo modo integrado ainda não foi realizado para o custo e retorno sobre otimização de investimento, sistema de tubos, equilibrada, soft custos, componentes de custo de instalação, tais como bombas e troca de calor assim no futuro comercialização e uso prático é muito importante.

Além disso, embora os investigadores sublinharam que a radiação principal arrefecimento painéis na capacidade de executar o dia para resolver o problema da baixa eficiência do sistema de arrefecimento durante o dia, sob a temperatura ambiente quente, mas por outro lado deve ser notado que o radiante painel de arrefecimento para trabalhar 24 horas por dia . Portanto, o futuro pode melhorar ainda mais o projeto do sistema eo uso de calor armazenado durante a noite, Assim, quando a demanda de refrigeração é baixa ou nenhuma refrigeração, será capaz de cavar um grau maior de economia de energia .

De acordo com a avaliação de Pacific Northwest National Laboratory, se a radiação de arrefecimento de placa para telhado de fabrico e instalação de SkyCool pode atingir 58 cêntimos por pé quadrado, então A economia de energia pode compensar o custo em cerca de cinco anos.

Actualmente, sendo SkyCool da Califórnia, Davis (Davis) para realizar os testes de campo de sua placa de última geração de arrefecimento, e, em seguida, verificar se a tecnologia é suficiente para aumentar a eficiência dos sistemas de refrigeração comerciais e ar condicionado.

O próximo grande plano é levar a cabo em larga escala SkyCool prática verificar seus clientes iniciais ou parceiros de negócios, Raman e Goldstein será capaz de implementar o plano no próximo ano. Seu objetivo é essas empresas envolvidas em requisitos de sistema de refrigeração de grande escala, tais como grandes supermercados e grandes centros de dados, Nesses lugares, a economia de energia minúsculos estarão juntos como mais e, assim, trazer benefícios consideráveis .