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新型重慶節(jié)能空調(diào)可將熱氣反射至外太空

炎炎夏日中，空調(diào)是的存在。隨著生活水平的提高，空調(diào)出現(xiàn)在越來(lái)越多的家庭中。在大家開(kāi)著空調(diào)躲在家里乘涼時(shí)，問(wèn)題也隨之而來(lái)：空調(diào)運(yùn)行時(shí)十分耗電，同時(shí)還會(huì)排放溫室氣體，加劇溫室效應(yīng)。所以說(shuō)，發(fā)展更加節(jié)能的制冷系統(tǒng)迫在眉睫。

來(lái)自斯坦福大學(xué)的研究者們提供了可行的解決方案。他們的制冷系統(tǒng)能在盛夏時(shí)節(jié)約超過(guò)20%的電能。這一進(jìn)展發(fā)表在近日的《自然-能源》（Nature Energy）上。

目前常用的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理是這樣的：空調(diào)中的冷卻液吸收室內(nèi)的熱量并將它釋放到外面的空氣中。風(fēng)扇使空氣運(yùn)動(dòng)到冷凝管上并帶走其中的熱量，降低冷卻液溫度。這個(gè)過(guò)程耗費(fèi)了許多能源。斯坦福大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)家Aaswath Raman表示：“制冷系統(tǒng)的工作效率是由室外溫度決定的。也就是說(shuō)，如果室外溫度高的話，空調(diào)在釋放熱量時(shí)會(huì)耗費(fèi)更多的電能?！?

為了這個(gè)問(wèn)題，斯坦福大學(xué)研究的制冷系統(tǒng)是利用輻射板來(lái)降低水溫的：這種輻射板能吸收水中的熱量并反射到外太空。這個(gè)過(guò)程只需要耗費(fèi)少的電能，而且并不會(huì)引起水汽的蒸發(fā)，又省電又省水。研究者們想將流體制冷板與空調(diào)冷凝器結(jié)合，達(dá)到節(jié)能降溫的效果。

2014年，這項(xiàng)研究出現(xiàn)在大家的視野中。近《自然-能源》（Nature Energy）的新報(bào)道顯示，這項(xiàng)研究邁出了新的一步，將節(jié)能制冷系統(tǒng)從理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際。與此同時(shí)，研究者還創(chuàng)立了一個(gè)新公司SkyCool Systems，以使這項(xiàng)研究商業(yè)化。

輻射制冷的想法，來(lái)源于大部分物體都在散熱這樣一個(gè)事實(shí)。Raman解釋道，“白天時(shí)，太陽(yáng)會(huì)使地球上的物體升溫；而到了晚上，地表和屋頂?shù)臒崃坑直环瓷浠靥炜铡薄Ｈ欢鴨?wèn)題在于，輻射制冷在白天并不適用，因?yàn)樘?yáng)會(huì)源源不斷地把熱量傳送到地球；甚至在環(huán)境溫度高時(shí)，這個(gè)辦法也不那么有效。

針對(duì)以上問(wèn)題，Raman和電子工程教授Shanhui Fan制造了的輻射層：他們?cè)阢y薄層上加了二氧化硅和氧化鉿薄層。這種輻射板能以8～13微米的波長(zhǎng)發(fā)射熱能，而大氣層在這個(gè)波長(zhǎng)下幾乎等于透明的，所以熱能可以穿過(guò)大氣層直接輻射到外太空。研究發(fā)現(xiàn)，這種新型輻射板幾乎可以反射照在它身上的全部日光。

每個(gè)輻射板的大小為三分之一平方米。研究者們將輻射層與鋁制換熱器板（內(nèi)含通水的銅管）貼在一起，在封閉的亞克力盒中完成了實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)選在了斯坦福大學(xué)的一個(gè)樓頂。在經(jīng)過(guò)三天的觀察后，研究者發(fā)現(xiàn)水溫降低的幅度為3～5℃。實(shí)驗(yàn)中，只有把水推入銅管的能量消耗了一些電能，而且水流速度越慢，降溫效果越好。

為了讓實(shí)驗(yàn)更接近于現(xiàn)實(shí)，研究者們建造了一個(gè)使用輻射板的大樓模型，來(lái)證明輻射板對(duì)空調(diào)風(fēng)扇的降溫的確有幫助。輻射板中的循環(huán)流體起到從冷卻液中吸取熱量的作用，這提高了制冷效率。盡管實(shí)驗(yàn)中水溫僅降低了3～5℃，卻起到了很大的作用：總的來(lái)說(shuō)，與之前冷凝管工作時(shí)相比，添加節(jié)能輻射板之后，每降低1℃減少了3%～5%的電能消耗。

從大樓模型整體來(lái)看，在5～8月間，像拉斯維加斯的兩層商務(wù)樓一樣的建筑如果采用制冷輻射板（假設(shè)屋頂?shù)?0%面積有輻射板），能節(jié)約21%的電能。

目前，這種用冷卻水流過(guò)鋁管或鋁板的制冷系統(tǒng)在中國(guó)和歐洲越來(lái)越普遍，在一些能源利用的大樓中也可以見(jiàn)到。Raman表示：“如果我們把現(xiàn)在的空調(diào)系統(tǒng)與新型制冷系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，將節(jié)約70%的能源。”

希望這種輻射板能更普遍地應(yīng)用于我們生活當(dāng)中，起到節(jié)能減排的效果。