隨著全球氣候變暖，人們對(duì)于空調(diào)的使用也必然會(huì)增加，但空調(diào)也會(huì)危害到環(huán)境，因?yàn)橄蚩照{(diào)機(jī)組供電需要能源，而且空調(diào)冷卻過程中也會(huì)向周圍環(huán)境釋放熱量。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能的冷氣供應(yīng)，信興教育及慈善基金教授（能源及環(huán)境）梁國(guó)熙教授正在研發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)，旨在有效地將空調(diào)系統(tǒng)的余熱轉(zhuǎn)化為有用的電能。

 

梁教授亦是城大能量研發(fā)能源研究中心主任，他表示：“空調(diào)通常是城市中最大的耗能設(shè)備，而由于全球呈城市化的發(fā)展趨勢(shì)，能源需求將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)通過熱能和風(fēng)能的形式產(chǎn)生了大量的浪費(fèi)能源，使能源資源無(wú)法得到有效利用。”

將廢熱回收成電能并不是什么新鮮事。但梁教授解釋說，通常使用的有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）技術(shù)只能在200°C或以上的溫度下工作，因此不能應(yīng)用于通常為50°C至80°C的空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱。此外，空調(diào)系統(tǒng)常常會(huì)產(chǎn)生污垢，降低室內(nèi)空氣質(zhì)量，從而間接增加能耗。

利用低溫余熱回收能源

因此，梁教授正在研發(fā)新一代空調(diào)系統(tǒng)，回收低溫余熱中的熱能，并轉(zhuǎn)化為電力供空調(diào)機(jī)組使用，或用作照明或供能給其他電器。

新系統(tǒng)融合了熱科學(xué)和納米技術(shù)，即熱納米技術(shù)（TNT），以實(shí)現(xiàn)高能效和清潔空氣供應(yīng)。模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用TNT可提升空調(diào)系統(tǒng)的性能系數(shù)，降低近20%的能耗。

梁教授表示，TNT涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，例如：

i) 超低溫集成有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）ORC的熱力學(xué)完全可應(yīng)用于回收低溫余熱來產(chǎn)生動(dòng)能。通過將ORC集成到傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)中，這種全新的制冷循環(huán)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體能源效率最大化。

ii)直接熱充電電池 一種由氧化石墨烯基電極制成的熱電化學(xué)電容器，可以以電的形式儲(chǔ)存熱能，具有將低溫?zé)徂D(zhuǎn)化為電能的特點(diǎn)。

iii) 余熱回收吸附冷卻系統(tǒng) 針對(duì)改進(jìn)后的吸附冷卻系統(tǒng)，研究人員研發(fā)了新型金屬-有機(jī)框架（MOF）吸附劑材料。該系統(tǒng)用于回收空調(diào)系統(tǒng)排出的熱量，以獲得額外的冷卻效果。

iv) 納米結(jié)構(gòu)雙親表明熱交換器 一種由超疏水基板和親水位點(diǎn)組成的納米結(jié)構(gòu)雙親水表面。當(dāng)水蒸氣冷卻并凝結(jié)到雙親水性表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生跳躍的液滴，從而增強(qiáng)熱傳遞。該技術(shù)應(yīng)用于改善低溫余熱回收。

v) 前后掠式葉片式垂直軸風(fēng)力機(jī) 對(duì)于風(fēng)冷凝汽器、冷卻塔和排風(fēng)機(jī)來說，高速離開機(jī)組的空氣是一種能源浪費(fèi)。垂直軸風(fēng)力機(jī)有專門設(shè)計(jì)的前后掠式葉片，可有效地捕捉高速離開機(jī)組的風(fēng)，并利用它來發(fā)電。

 

這五種技術(shù)既可單獨(dú)應(yīng)用，也可以綜合應(yīng)用，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。梁教授和他的團(tuán)隊(duì)正致力于使實(shí)際效率達(dá)到理論設(shè)定的最大效率值。

梁教授表示：“除了能提高能源效益外，這種設(shè)計(jì)也能減少溫室氣體排放并減少?gòu)U熱排放。該項(xiàng)目預(yù)期的革命性技術(shù)突破不僅可助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，還有望在全球帶來更多新的商機(jī)。”

 

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