Эта влага
Осушители, которые вытягивают воду из воздуха, могут помочь более эффективно охлаждать здания.
Удивительный набор материалов вскоре может помочь создать более эффективные кондиционеры, которые не перегружают электросеть в жаркие дни.
Поскольку экстремальная жара продолжает бить рекорды по всему миру, ожидается, что спрос на электроэнергию для кондиционирования воздуха утроится в ближайшие несколько десятилетий — увеличение примерно на 4000 тераватт-часов в период с 2016 по 2050 год, по данным Международного энергетического агентства, или примерно на столько же. спрос на электроэнергию, как и вся электрическая сеть США в 2022 году.
Вот почему гонка за создание более эффективных кондиционеров становится все более актуальной. В то время как некоторые компании сосредоточены на улучшении существующих конструкций, другие ищут совершенно новые системы, в которых используются материалы, называемые осушителями. Эти системы могут охлаждать более эффективно даже в условиях сильной жары и влажности, снижая нагрузку на сеть.
Типичный кондиционер охлаждает внутренние помещения, прокачивая хладагент в цикле и через теплообменники, поглощая тепло из внутреннего воздуха и выпуская его наружу. (Тепловые насосы работают одинаково, либо в противоположном направлении, либо в обратимых системах, которые могут как нагревать, так и охлаждать.)
Этому подходу, называемому сжатием пара, уже более 100 лет, и базовая конструкция не сильно изменилась с момента его изобретения, говорит Анкит Каланки, менеджер программы строительства безуглеродных зданий в Институте Роки Маунтин, некоммерческом энергетическом аналитическом центре. . Перекачивание хладагента и его сжатие для вывода тепла наружу требует много энергии, особенно когда температура очень высока.
Тепловые насосы могут помочь решить проблему изменения климата и сэкономить ваши деньги. Вот как они работают.
Системы сжатия пара также совместно справляются с влажностью и теплом, что является еще одним недостатком. По словам Каланки, поддержание комфорта в здании во многом связано с поддержанием окружающей среды с низкой влажностью, но кондиционеры должны охлаждать воздух, чтобы вытягивать из него влагу. По его словам, без специальной системы борьбы с влажностью здания часто «переохлаждаются», что может привести к огромным энергетическим нагрузкам.
Системы, которые занимаются осушением и охлаждением отдельно, могут поддерживать комфортную температуру в здании с меньшими затратами энергии и обеспечивают большую гибкость в различных средах. И все большее число стартапов ищут осушители для достижения именно этой цели.
Осушители – это материалы, поглощающие влагу. Гранулы кремнезема в маленьких пакетиках, которые идут в комплекте с новыми сумками и обувью, представляют собой своего рода влагопоглотитель, предназначенный для сохранения сухости продуктов при их транспортировке по всему миру.
К существующим конструкциям кондиционеров можно добавить другие типы осушителей, которые будут поглощать воду из воздуха и сокращать потребление энергии, необходимой для поддержания комфорта в помещениях. Transaera, дочернее предприятие Массачусетского технологического института, основанное в 2018 году, разрабатывает гибридную систему, в которой используется тип материала, называемый металлоорганическими каркасами. По словам генерального директора Transaera Сорина Грама, добавление этих материалов в кондиционеры, основанные на компрессии пара, может позволить системе компании потреблять на 35% меньше энергии, чем средние модели.
Но другие компании стремятся использовать осушители в системах охлаждения, которые полностью заменят традиционные кондиционеры. Например, стартап Blue Frontier из Флориды использует жидкие осушители для создания систем охлаждения. Ключевой ингредиент отличается от кварцевых шариков в упаковке обуви, но сравнение является общим: «Мы получаем их очень часто», — говорит Мэтт Тилман, соучредитель и технический директор компании.
Технология охлаждения Blue Frontier основана не на маленьких шариках кремнезема, а на солевом растворе, который настолько концентрирован, что может вытягивать влагу из воздуха.
Вот как работает система охлаждения Blue Frontier: сначала поток воздуха проходит через канал и над тонким слоем осушителя, который вытягивает влагу из воздуха. Затем уже сухой воздух проходит этап испарительного охлаждения, который снижает температуру воздуха (по сути, так же, как пот охлаждает кожу).