斯坦福大学研究者将再次解救夏天：新型节能空调节约超过20%电能

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炎炎夏日中，空调是必不可少的存在。随着生活水平的提高，空调出现在越来越多的家庭中。在大家开着空调躲在家里乘凉时，问题也随之而来：空调运行时十分耗电，同时还会排放温室气体，加剧温室效应。所以说，发展更加节能的制冷系统迫在眉睫。

来自斯坦福大学的研究者们提供了可行的解决方案。他们改善的制冷系统能在盛夏时节约超过20%的电能。这一进展发表在近日的《自然-能源》（Nature Energy）上。

目前常用的空调系统运行原理是这样的：空调中的冷却液吸收室内的热量并将它释放到外面的空气中。风扇使空气运动到冷凝管上并带走其中的热量，降低冷却液温度。这个过程耗费了许多能源。斯坦福大学应用物理学家Aaswath Raman表示：“制冷系统的工作效率是由室外温度决定的。也就是说，如果室外温度高的话，空调在释放热量时会耗费更多的电能。”

为了改善这个问题，斯坦福大学研究的制冷系统是利用辐射板来降低水温的：这种辐射板能吸收水中的热量并反射到外太空。这个过程只需要耗费最少的电能，而且并不会引起水汽的蒸发，又省电又省水。研究者们想将流体制冷板与空调冷凝器结合，达到节能降温的效果。

反射板

2014年，这项研究首次出现在大家的视野中。最近《自然-能源》（Nature Energy）的最新报道显示，这项研究迈出了新的一步，将节能制冷系统从理论转变为实际。与此同时，研究者还创立了一个新公司SkyCool Systems，以使这项研究商业化。

辐射制冷的想法，来源于大部分物体都在散热这样一个事实。Raman解释道，“白天时，太阳会使地球上的物体升温；而到了晚上，地表和屋顶的热量又被反射回天空”。然而问题在于，辐射制冷在白天并不适用，因为太阳会源源不断地把热量传送到地球；甚至在环境温度高时，这个办法也不那么有效。

针对以上问题，Raman和电子工程教授Shanhui Fan制造了特殊的辐射层：他们在银薄层上加了二氧化硅和氧化铪薄层。这种辐射板能以8～13微米的波长发射热能，而大气层在这个波长下几乎等于透明的，所以热能可以穿过大气层直接辐射到外太空。研究发现，这种新型辐射板几乎可以反射照在它身上的全部日光。

每个辐射板的大小为三分之一平方米。研究者们将辐射层与铝制换热器板（内含通水的铜管）贴在一起，在封闭的亚克力盒中完成了实验。

实验的地点选在了斯坦福大学的一个楼顶。在经过三天的观察后，研究者发现水温降低的幅度为3～5℃。实验中，只有把水推入铜管的能量消耗了一些电能，而且水流速度越慢，降温效果越好。

为了让实验更接近于现实，研究者们建造了一个使用辐射板的大楼模型，来证明辐射板对空调风扇的降温的确有帮助。辐射板中的循环流体起到从冷却液中吸取热量的作用，这提高了制冷效率。尽管实验中水温仅降低了3～5℃，却起到了很大的作用：总的来说，与之前冷凝管工作时相比，添加节能辐射板之后，每降低1℃减少了3%～5%的电能消耗。

从大楼模型整体来看，在5～8月间，像拉斯维加斯的两层商务楼一样的建筑如果采用制冷辐射板（假设屋顶的60%面积有辐射板），能节约21%的电能。

目前，这种用冷却水流过铝管或铝板的制冷系统在中国和欧洲越来越普遍，在一些美国能源利用高效的大楼中也可以见到。Raman表示：“如果我们把现在的空调系统与新型制冷系统结合起来，将节约70%的能源。”

希望这种辐射板能更普遍地应用于我们生活当中，起到节能减排的效果。