为地球降温:美国研究人员开发出一种气候友好型新制冷方法

As the planet continues to heat up, demand for cooling and refrigeration systems like air conditioning will soar.
As the planet continues to heat up, demand for cooling and refrigeration systems like air conditioning will soar.Image: Pexels/Leman
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  • 美国能源部的科学家开发了一种新的制冷和供暖方法,比现有方法更加气候友好。

  • 这项创新有助于各国实现气候目标。

  • 随着地球持续升温,空调等制冷和冷藏系统的需求将激增。

地球正变得越来越热,我们的冰箱和空调也在加剧升温。

用于保障人类安全、维持食品和疫苗稳定、确保能源和数据供应正常运行的制冷设备,其直接和间接温室气体排放量在1990年至2021年间翻了一番,接近1吉吨(1吉吨 = 1,000,000,000吨),国际能源署在其空间制冷报告中指出。

随着全球变暖、城市化以及发展中国家中产阶级的壮大,空调和冰箱的需求将进一步推动这一趋势。

但我们不能就这样把它们关掉。据联合国牵头的“制冷联盟”称,目前全球约30%的人口每年至少有20天暴露在危及生命的高温中,热浪已导致全球每年12,000人死亡。

“缺乏制冷会致命,但提供低效、造成污染的制冷同样会致命,”该联盟警告说。

“缺乏制冷会致命,但提供低效、造成污染的制冷同样会致命,”该联盟警告说。Image: 国际能源署。

新型制冷技术

美国能源部下属伯克利实验室的研究人员开发了一种新的制冷和供暖方法,他们表示这种方法更加气候友好。

这项技术被他们命名为“离子热量制冷”,相关研究发表于12月刊登在期刊《科学》上的一篇论文中。

“制冷剂领域的问题尚未解决:还没有人成功开发出一种替代方案,既能让物体变冷、运行高效、使用安全,又不会损害环境。”该研究负责人德鲁·利利(Drew Lilley)说。他是伯克利实验室的研究生助理,也是加州大学伯克利分校的博士候选人。“我们认为,如果实现得当,离子热量循环有望满足所有这些目标。”

据科学家介绍,其工作原理如下:“离子热量制冷利用材料发生相变时能量(或热量)的储存或释放,例如从固态冰变为液态水。材料融化时会吸收周围的热量,凝固时则会释放热量。”

供暖和制冷占家庭能源使用量的一半以上。Image: Jenny Nuss/伯克利实验室。

供暖和制冷占家庭能源使用量的一半以上。伯克利实验室的研究人员表示,这项新技术有望取代目前使用的“蒸气压缩”方法,后者会损害环境。

这项技术还有助于各国实现气候变化目标,例如《基加利修正案》中的目标。该修正案规定,签署方将在未来25年内,将冰箱和空调中所含氢氟碳化物(HFC)温室气体的生产和消费量减少80%。

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为地球降温

离子热量创新只是帮助地球降温的最新技术。

其他进展包括,瑞士日内瓦正利用深湖水为建筑物降温并取代空调,使用电量减少80%。冬季则反向运行:通过在闭环系统中加入热泵,为建筑物供暖。

新加坡也在使用类似系统。据Spectra报道,该系统已使制冷能源需求估计减少40%。节省的能源相当于这个城邦国家24,000套公寓的用电量;新加坡是世界上最炎热、湿度最高的地方之一。

美国公司SkyCool正在安装面板——与太阳能板颇为相似——其表面涂有一种薄膜技术,可将太阳辐射反射到建筑物和公交候车亭上,无需用电便能让人们感到凉爽。

与此同时,伯克利实验室的研究人员希望,离子热量制冷(和供暖)能够满足所有必要条件,为世界带来改变。

该研究的共同作者拉维·普拉舍尔(Ravi Prasher)说:“我们正努力在三方面取得平衡:制冷剂的GWP(全球变暖潜能值)、能源效率以及设备本身的成本。初步数据表明,这三方面的结果都很有希望。”

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