Avez-vous jamais pensé, peut-être le ciel est un très efficace et économe en énergie « climatisation. »
L'idée est pas tout à fait irréaliste que. Après tout, lorsque les ouragans ont ravagé les Etats-Unis, l'Organisation météorologique mondiale a annoncé que le réchauffement climatique pourrait conduire à des ouragans plus forts se produisent plus fréquemment, nous devons trouver tous les moyens de réaliser des économies d'énergie.
Dès 2014, quand une proposition de l'équipe de recherche de Stanford peut être La chaleur évacuée vers l'espace extérieur à travers le ciel afin d'atteindre l'objectif de refroidissement . Maintenant, cette étude a fait de nouveaux progrès, ils ont fait un succès de ce nouveau système de réfrigération économes en énergie. La dernière étude, publiée la semaine dernière - la « énergie naturelle » (Nature énergie).
Les résultats ont également prouvé que, Le nouveau « air conditionné » pour faire un immeuble de bureaux de deux étages dans les économies de consommation d'énergie de climatisation climat chaud sec et de plus de 21% Tout au long de l'été peut économiser 14,3 MWh d'électricité, ce qui équivaut à une famille ordinaire de trois (en supposant que la consommation d'énergie de 350 kWh par mois) près Trois ans et demi la consommation d'énergie.
Si le Le système combiné avec le système de circulation d'eau de refroidissement rayonnement, , Dans des conditions climatiques idéales, pour le chauffage, le refroidissement et la ventilation, ainsi que possible pour atteindre près de 70% des économies d'énergie!
La figure Shu précoce appareil de refroidissement de plaque de rayonnement nouveau prototype
La technologie, appelée " refroidissement par rayonnement ciel « (Ciel radiatif de refroidissement), inspiré par quelque chose appelé » rayonnante de refroidissement « (radiatif de refroidissement) phénomène naturel. Ce moyen de phénomène que tous les objets qui nous entourent émettent un rayonnement thermique, dans lequel une partie de la réfléchie et absorbée par l'atmosphère , une autre partie de l'énergie rayonnante dans une plage de longueur d'onde particulière pour échapper à l'espace extérieur plus froid. Objet lui-même peut se frayer un chemin à une température inférieure à la température ambiante par le rayonnement émis à la chaleur.
Cette technologie devrait améliorer la mauvaise performance actuelle du système de refroidissement principal sur l'économie d'énergie. Vous savez, les systèmes de réfrigération consomment 15% de la capacité mondiale de production chaque année, ce qui représente 10% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Advance 2050 mètres, la demande mondiale pour les systèmes de réfrigération permettra également d'augmenter dix fois, d'améliorer l'efficacité du système de refroidissement sera un élément clé des défis énergétiques du 21ème siècle.
nouveau la figure Shu rayonnement en champ test du dispositif de refroidissement étant
À l'heure actuelle, les systèmes de climatisation utilisés couramment le principe de fonctionnement est le suivant: le liquide de refroidissement de climatisation absorbe la chaleur dans la chambre et le libérer à l'air extérieur. Un ventilateur pour déplacer l'air sur un condenseur pour évacuer de la chaleur et qui réduisent la température du liquide de refroidissement.
Application physicien Stanford Aaswath Raman a déclaré: « L'efficacité du système de réfrigération est déterminée par la température extérieure, si la température extérieure est élevée, l'air conditionné quand la chaleur est libérée consommera plus d'énergie. »
Plus précisément, l'efficacité du système de réfrigération dépend la température de la chaleur d'échappement de condenseur de l'environnement : Basse température du condenseur, plus l'efficacité du refroidissement. Selon l'expérience, la diminution de la température du condenseur par 1 ° C, le système de refroidissement afin de réduire la consommation d'énergie d'environ 3% à 5%. Cependant, le courant dominant actuel repose sur les systèmes de refroidissement par évaporation refroidissent température du condenseur diminue, que la complexité du système est introduit (gestion de la qualité de l'eau et les dépôts minéraux), et le coût initial du module de refroidissement vapeur (tour par exemple le refroidissement), augmente plus les inconvénients beaucoup consommation d'énergie supplémentaire et la perte d'humidité.
La technologie « refroidissement rayonnement du ciel » est une autre façon de réduire la température de l'eau lors de l'utilisation de la plaque de rayonnement spécialement conçu à cet effet: Cette plaque de rayonnement de chaleur dans l'eau et capable d'absorber une longueur d'onde de rayonnement déterminée à l'espace extra-atmosphérique. Les plus grands atouts techniques que la consommation d'énergie est faible, et ne provoque l'évaporation de la vapeur d'eau, à la fois puissance et économie d'eau .
Plus précisément, le principal avantage de cette technologie Dans l'atmosphère de la terre pour le rayonnement thermique infrarouge (8-13 microns) est « transparent », le fait de pénétrable , Le matériau de rayonnement thermique à la surface de l'espace extérieur de façon passive, de sorte que la température de surface est refroidi à une température inférieure à température ambiante. Voilà pourquoi, même si la température ambiante ne parvient pas au-dessous du point de congélation, le phénomène de formation de givre est également sous le ciel nocturne, ou la vitre (surface en verre de la chaleur est émise à l'espace extra-atmosphérique, de sorte que la température de surface est inférieure à l'environnement, de la vapeur jonction froide crème).
idée ultime des chercheurs est que cette combinaison de réfrigération fluide et plaque de condenseur de climatisation pour obtenir un effet de refroidissement d'économie d'énergie. Cependant, vous voulez profiter de ce mécanisme efficace de refroidissement reste un défi majeur: Cet effet de refroidissement de rayonnement est seulement évident pendant la nuit, mais notre besoin de systèmes de refroidissement principalement dans la journée . Pendant la journée, cet effet de refroidissement il y a un « ennemi mortel » - le rayonnement solaire, la chaleur rayonnée sera un flux régulier de rayonnement thermique solaire annuler.
La figure figures Shu un: dispositif de refroidissement par rayonnement physique nouvelle de la Fig. La figure b: une vue schématique d'un dispositif de refroidissement rayonnement en trois dimensions. La figure c: une coupe transversale schématique du dispositif de refroidissement par rayonnement. La figure d: des images MEB du liquide de refroidissement du rayonnement photonique.
Mais ce problème n'est pas sans solution. Dès 2014, l'équipe a développé une Les nouveaux matériaux photoniques Pour faire face à ce problème, un tel matériau est une couche de 200 nm film d'Ag d'épaisseur est déposée sur un substrat de silicium (Ti en tant que couche d'adhérence), puis déposée en alternance une épaisseur de couche allant de 7 de SiO2 (silice) sur celui-ci et HfO2 ( le dioxyde de hafnium). Ce nouveau matériau peut être rayonnée non seulement « glissé » fenêtre atmosphérique dans l'infrarouge, tandis que réfléchie par 97% du rayonnement solaire , Les résultats pertinents publiés dans le temps du magazine « Nature ».
Cette matière, une fois posé sur le toit, ils peuvent recevoir directement le rayonnement solaire au cours de la journée, tout en maintenant une température basse inférieure à la température ambiante de 4,9 ° C, ce qui correspond à atteindre en fin de compte la puissance de refroidissement de 40,1 watts par mètre carré (note: Refroidissement la puissance et la capacité de refroidissement sont différents, la quantité d'air conditionné des moyens de refroidissement lorsque l'appareil de conditionnement d'air pour l'opération de refroidissement, l'unité de temps à partir de l'espace fermé, une chambre ou zone de chaleur totale éliminée, par unité de W. capacité de refroidissement de l'air conditionné est adapté à surface relativement grande chambre et un refroidissement plus rapide. 15 mètres carrés de surface de la chambre, par exemple, l'utilisation de la capacité de refroidissement de la climatisation à environ 2500W notés plus approprié.)
Trois membres clés de l'avis de la société de Shu SkyCool Systems
La clé pour résoudre ce problème, la technologie est un pas de plus loin du sol. Le printemps 2016, une équipe de chercheurs a cofondé trois sociétés SkyCool Systems, Nous nous engageons à promouvoir la commercialisation de la technologie de refroidissement radiatif . Ce qui, Goldstein a été le directeur technique en chef, le premier auteur du papier, a été sélectionné Aaswath 2015 Nian MIT TR 35 est devenu PDG de Raman, professeur de génie électrique à l'Université de Stanford Shanhui Fan servi en tant que conseiller technique.
Dans le dernier « énergie naturelle » publié l'article, les chercheurs ont également partagé la technologie pour développer le flux d'eau de refroidissement d'un effet spécifique.
En pratique, les chercheurs ont placé un grand nombre de tuyaux minces dans la plaque de refroidissement dans l'eau en écoulement, Les résultats des essais montrent que, dans les trois jours, la température a été refroidie à une température inférieure à 5 ° C initial Cela montre que cette technique devrait introduire un système de refroidissement classique, remplacer ou améliorer appareil d'assemblage de condenseur de réfrigération classique, pour obtenir une efficacité de refroidissement supérieur.
En plus la modélisation, les chercheurs disent, la plaque de refroidissement est monté sur deux bureaux à Las Vegas climat chaud de sec, la consommation d'énergie de l'ensemble de refroidissement en été peut économiser plus de 21%.
Nick Fernandez Pacific Northwest National Laboratory (Pacific Northwest Lab), un analyste de l'énergie dit ". Pour ceux dans la phase de conception pour sélectionner la nouvelle technologie de refroidissement par rayonnement incorporé dans les nouveaux développeurs de systèmes de refroidissement bâtiment, un gain de place peut être plus . "
Nick Fernandez dit analyse a indiqué en 2015, si le système est combiné à un rayonnement de refroidissement circulant système de refroidissement par eau, l'eau est prévu au niveau de la face avant, de sorte que l'utilisation de l'eau en circulation au lieu d'air pour le refroidissement. Dans des conditions climatiques idéales, pour le chauffage, le refroidissement et la ventilation, il est possible d'atteindre près de 70% des économies d'énergie.
La figure figures Shu a: un système de réfrigération de refroidissement d'air classique (condenseur refroidi à l'air: un condenseur à air, l'évaporateur: un évaporateur; toit: vanne de détente) b FIG: refroidisseur à rayonnement SkyCool Système de refroidissement (condenseur refroidi à l'air: un condenseur à air; Evaporateur : un évaporateur; toit: soupape de détente; compresseur: un compresseur, pompe: pompe; échange thermique: échangeur de chaleur)
Le visage de l'énergie mondiale de plus en plus tendue, l'environnement détérioration de la situation, combinée, 14% de la production d'énergie de la nation sont utilisés pour le refroidissement des bâtiments résidentiels et commerciaux, on peut économiser de l'eau et de l'énergie électrique et de réduire le marché de la technologie des émissions de carbone a un grand potentiel. SkyCool technologie de plaque de refroidissement radiatif de l'entreprise peut non seulement améliorer les systèmes de refroidissement existants du bâtiment, mais aussi d'économiser beaucoup de coûts pour les propriétaires et les locataires .
Cependant, SkyCool n'est pas la seule entreprise qui voulait saisir le marché. En Février, une équipe d'ingénieurs de l'Université du Colorado à Boulder dans la revue « Science », publié un matériau composite verre / polymère, qui peut être dans les midi conditions de lumière directe du soleil, pour atteindre 93 watts par mètre carré de refroidissement par rayonnement puissance. L'équipe a souligné qu'ils ont compris comment fabriquer à un coût raisonnable de nouveaux matériaux en couches minces en rouleaux et les plans ". Faire une technologie viable pour les bâtiments résidentiels et commerciaux à grande échelle ".
Tout comme le modèle de l'équipe de Stanford, les chercheurs de l'Université du Colorado, ARPA-E à lever des fonds, a demandé un brevet et formé une société Radicool. À l'heure actuelle, l'équipe est en pourparlers avec des investisseurs potentiels et les fabricants.
Figure Shu Aaswath Raman avait assisté à EmTech
D'autre part, les chercheurs SkyCool se sont engagés à continuer à améliorer l'efficacité du refroidissement de ses nouveaux matériaux de rayonnement. À l'heure actuelle, le SkyCool Raman PDG a refusé de divulguer des informations sur le prix du produit final, mais à son avis, Tout coût préfinale sera compensé par des économies d'énergie à long terme .
Dans le document, les auteurs, la taille actuelle du système de refroidissement et le mode intégré n'a pas encore été réalisée pour le coût et le retour sur l'optimisation des investissements, système de tuyaux, équilibré, coûts accessoires, l'installation des composants de coûts tels que les pompes et l'échange de chaleur ainsi pour l'avenir la commercialisation et l'utilisation pratique est très important.
En outre, bien que les chercheurs ont souligné que les panneaux de refroidissement rayonnement principal dans la capacité à exécuter le jour pour résoudre le problème de la faible efficacité du système de refroidissement pendant la journée sous la température ambiante chaude, mais d'autre part à noter que le panneau de refroidissement par rayonnement au travail 24 heures par jour . Par conséquent, l'avenir peut encore améliorer la conception du système et l'utilisation de la chaleur stockée dans la nuit, Ainsi, lorsque la demande de refroidissement est faible ou pas de réfrigération, il sera en mesure de creuser un degré plus d'économies d'énergie .
Selon l'évaluation du Pacific Northwest National Laboratory, si le toit de fabrication de plaques de refroidissement rayonnement et l'installation de SkyCool peut atteindre 58 cents par pied carré, puis Les économies d'énergie peuvent compenser le coût dans environ cinq ans.
À l'heure actuelle, étant SkyCool de Californie, Davis (Davis) pour effectuer des essais sur le terrain de sa plaque de refroidissement dernière génération, puis déterminer si la technologie est suffisante pour améliorer l'efficacité de la climatisation et de réfrigération commerciale.
Le prochain grand projet est de réaliser SkyCool pratique à grande échelle vérifier ses premiers clients ou partenaires commerciaux, Raman et Goldstein seront en mesure de mettre en uvre le plan l'année prochaine. Leur objectif est de ces entreprises impliquées dans les grandes exigences du système de refroidissement, comme les grands supermarchés et grands centres de données, Dans ces endroits, les petites économies d'énergie seront ensemble comme plus et donc apporter des avantages considérables .
