夏季開窗不是夢？科學家研發「冷管」製冷新技術 能耗僅為空調一半

2020-08-21 科創板日報

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，空調是給辦公室和家庭降溫的一種便捷方式，但在這個過程中它們會消耗大量的能源。據報導，一個科學家團隊正在開發一種名為「冷管」（Cold Tube）的替代方案。它的工作原理是通過吸收人體散發的熱量來達到降溫的目的，而能耗僅為傳統空調的一半。

眾所周知，空調的能源效率極低，科學家們也因此一直在研究下一代製冷系統，希望以更有效的方式讓人們保持涼爽。這支研究小組就是其中之一，由來自不列顛哥倫比亞大學（University of British Columbia）、普林斯頓大學（Princeton University）、加州大學伯克利分校（the University of California）和新加坡-ETH研究中心的科學家們組成的團隊，瞄準了作為當今空調系統關鍵功能的除溼過程。

「空調的工作原理是對我們周圍的空氣進行降溫和除溼，這是一個昂貴而又不是特別環保的方式，」該項目的共同負責人、來自不列顛哥倫比亞大學的科學家Adam Rysanek解釋說：「冷管的工作原理是吸收人體輻射直接釋放的熱量，而不必冷卻經過皮膚的空氣。這就實現了大量的能源節約。」

該系統利用熱能從較熱的表面通過輻射自然地被吸引到較冷的表面，具體形式是讓冷水管道通過矩形牆壁或天花板面板。這些管道被一層密封的新型薄膜包裹著，可以排斥溼氣，以避免冷凝水的堆積。

與此同時，這種薄膜允許輻射通過，這意味著當一個人站在面板旁邊或下方時，身體的熱量就會向冷板輻射，從而產生一種涼爽的感覺，而不需要對空氣進行除溼。去年，科學家們在新加坡對冷管進行了測試，受邀來測試的55名參與者中，大多數人都表示，儘管氣溫高達30℃，他們還是能感到「涼爽」或「舒適」。

該研究團隊成員Eric Teitelbaum表示：「因為冷管可以讓人們感到涼爽，而無需對周圍的空氣進行除溼，我們可以期待在適用空間中減少50%的典型空調能耗。」

研究人員表示，目前的冷管設計已使其成為夏季戶外活動的合適解決方案，如夏季博覽會、音樂會和市場等。但他們的最終目標是繼續開發這個系統，以便它可以在家裡和辦公室裡代替傳統的空調，甚至還可能提供一些其他的好處。

該項目的共同負責人、來自普林斯頓大學的科學家Forrest Meggers表示，「因為冷管的工作原理與室內空氣的溫度和溼度無關，因此即便是在炎熱的夏天，你也可以保持開窗通風，同時仍能感到涼爽舒適。」

「冷管可以為不同地區緩解能源壓力，既有目前依賴標準暖通空調系統的北美家庭和辦公室，也包括未來半個世紀內存在大量製冷需求的發展中經濟體。」他補充說。

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    然而，空調能耗較高，且會排放出大量二氧化碳。若長期使用中央空調，還會增加循環細菌的風險，導致呼吸症狀。因此，當用戶站在冷管系統中時，他們的身體熱量會自發向低溫面板輻射。即使空氣溫度夠高，這也會讓人覺得仿佛有冷空氣拂過身體，產生涼爽感。儘管類似的冷卻板技術已在建築業中使用多年，但冷管的獨特之處在於它不需要與除溼系統搭配使用。炎熱的夏季，如果不先除溼，建築物冷卻板就會出現凝結水。冷管項目的研究人員設計了一種密封型排溼膜，既能防止冷凝水形成，又能讓輻射熱量通過。
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