Альтернатива АС? Ученые тестируют старую технологию охлаждения комнаты

ВГУ

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Охлаждение важно. Особенно в сухом и влажном климате. Но кондиционеры в наших домах, офисах и автомобилях ответственны за примерно 1950 миллионов тонн выбросов углекислого газа ежегодно, что эквивалентно 3,94% мировых выбросов парниковых газов.

Чтобы найти устойчивое решение и альтернативу кондиционерам, исследователи Университета штата Вашингтон (WSU) экспериментируют с камерой площадью 60 квадратных футов, чтобы проверить древние методы охлаждения.

«Охлаждение становится все более востребованным в зданиях, особенно по мере того, как климат становится жарче», — сказал Аль-Хассави, доцент Школы дизайна и строительства WSU, в пресс-релизе. «Возможно, будут включены механические системы, но как мы можем начать охлаждать здания, прежде чем полагаться на механические системы?»

Исследователи используют не электричество, а пассивные системы, использующие ветряные башни для испарения воды и снижения температуры.

Испытательная камера, очень похожая на огромный корабельный контейнер, питается от солнечной энергии и аккумуляторной батареи и не требует электросети. Камеру можно нагреть до температуры от 125 до 130 градусов по Фаренгейту (от 52 до 54 градусов по Цельсию), чтобы проверить охлаждающий эффект системы.

Пассивная система охлаждения с нисходящим потоком была протестирована в жарких и сухих условиях Феникса, штат Аризона.

«Мы можем моделировать экстремальные условия», — сказал Аль-Хассави. «Благодаря моделям меньшего масштаба мы также можем проводить гораздо более быстрые испытания и получать результаты раньше, чем ждать создания крупномасштабного прототипа».

Это тревожный вопрос. Из 1,950 миллионов тонн выбросов углекислого газа ежегодно из-за кондиционеров 531 миллион тонн приходится на энергию, затрачиваемую на контроль температуры, и 599 миллионов тонн на удаление влаги.

«В ближайшие годы в связи с ростом населения планеты произойдет много нового строительства, и большая часть этого строительства будет осуществляться в развивающихся странах», — сказал Аль-Хассави.

«Поэтому, если мы будем строить так, как строили, и продолжать полагаться на механические системы для удовлетворения потребностей в охлаждении, это станет проблемой. Потребуется гораздо больше систем кондиционирования воздуха, особенно с учетом роста населения в более жарких регионах мира», — добавил он.

Пассивные системы охлаждения появились примерно в 2500 году до нашей эры в Древнем Египте. Стратегия, используемая для охлаждения, предполагает улавливание бриза с помощью ветряных башен. В жарких регионах влага испаряется, что, в свою очередь, охлаждает воздух. Охлажденный воздух становится тяжелым и под действием силы тяжести опускается в жилое пространство внизу.

«Это старая технология, но была предпринята попытка внедрить инновации и использовать сочетание новых и существующих технологий для повышения производительности и охлаждающей способности этих систем», — сказал он. «Вот почему подобные исследования действительно могут помочь», — сказал он. «Как мы можем заняться проектированием зданий, возродить некоторые из этих более древних стратегий и включить их в современное строительство зданий? Испытательная камера становится платформой для этого».

Исследователи надеются, что по мере того, как Земля будет продолжать нагреваться, кондиционеры будут заменены пассивными системами.

Исследование было опубликовано в журнале Energys.

Аннотация исследования:

По прогнозам, к 2050 году спрос на энергию для активного механического охлаждения помещений удвоится. Более широкое внедрение пассивных систем охлаждения может помочь снизить спрос. Однако знакомство с этими системами остается низким, а инновации в этой области ограничены из-за отсутствия экономически эффективных и доступных методов оценки эффективности. В этой статье рассказывается о проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию доступной автономной камеры для экологических испытаний. Новая камера воспроизводит ряд условий на открытом воздухе, типичных для жарких и засушливых регионов, что делает возможным круглогодичное тестирование прототипов уменьшенного масштаба. Приводятся данные калибровочных испытаний, показывающие отсутствие существенной разницы в эффективности испарения при сравнении уменьшенного прототипа, испытанного в камере, с наборами данных из предыдущих полномасштабных испытаний. Анализ результатов с использованием двустороннего t-критерия независимой выборки с доверительным интервалом 95% выявил значение p, равное 0,75. Хотя измеренные скорости выходящего воздуха для уменьшенных и полномасштабных прототипов в некоторой степени различались (среднеквадратическая ошибка 0,45 м/с), результаты, тем не менее, считались сопоставимыми из-за ошибок, вносимых быстрым изменением скорости и направления ветра при полной нагрузке. шкала. Будущие модификации камеры исправят несовпадения между данными, полученными с двух шкал, и предотвратят наблюдаемое повышение уровня относительной влажности в камере во время испытаний.