編者按：空調占了全球耗電量的10%，地球溫度越來越高，怎么辦？開發更先進的制冷技術啊！說易行難。幸好，許多公司正在努力，讓我們來了解一下最新的制冷技術吧！

 

    警報：地球溫度正在上升！所以人類需要更先進的降溫技術。

 

    國際能源機構（InternationalEnergyAgency）2018年發布報告稱，2050年之前，空間降溫消耗的能量將會增加2倍還要多。空調消耗的電力占了全球電力消耗的10%。空調內部有氫氟碳化合物制冷劑，它會變成比二氧化碳更強的溫室氣體。

 

    密歇根大學環境項目主管、環境工程師ShelieMiller說：“這是一個惡性循環圈。地球越來越熱，我們打開空調，消耗更多能量。消耗的能量越多，釋放的溫室氣體也越多，結果導致地球更熱。”

 

    如何解決這一問題？科學家工程師正在努力，想開發更複雜、更節能的降溫技術。

 

    Miller說：“改進HVAC（采暖、通風及空調系統）技術可以提高降溫效率，還可以轉用可再生能源，這樣能減少溫室氣體排放量。看看人類曆史，曾經我們用創新方法給大樓降溫，沒有使用能耗極高的空調。”

 

    說到空調這個概念，可以追溯到幾個世紀以前。古波斯工程師開發出“badgirs”，它的理念就是將冷風吸進房間，還有“yakhchāls”，它可以制冰，相當於沙漠地區最早的冰箱。

 

    1820年，MichaelFaraday發現將氨壓縮液化然後再釋放，可以給空氣降溫。1902年，工程師WillisCarrier為紐約Sackett&WilhelmsLithographingandPrintingCompany公司設計一種裝置，他讓循環空氣穿過線圈，用氨制冷，這樣一來完成彩色打印任務時就可以控制濕度。最終，他的設計變成了世界第一台電力空調，1925年裝進時代廣場Rivoli劇院，即使是夏天，觀眾也可以在這裏看大片。

 

    當空調進入消費市場時，最開始是奢侈品，但它很實用，在溫暖的環境下可以去濕，可以降溫，很快成為必需品。如果空調沒有普及，不會有那么多人移居到美國陽光地帶（南部地區），香港新加坡也不會發展得那么好。

 

    保鮮、存儲藥物和疫苗、給數據中心降溫，這些都離不開制冷技術。對於健康、護理、生產來說，制冷也有著舉足輕重的地位。今天，研究人員和創業公司正在努力，想把更節能的能源變成涼氣。

 

    德國Saarland大學開發出一種形狀記憶金屬，這樣一來就不需要冰箱了。拉扯鎳鈦金屬絲金屬板或者使之變形，可以給合金施加壓力，讓它的溫度上升。當材料回歸原始形狀，濕度會降到約20度，低於環境濕度。

 

    Saarland大學教授StefanSeelecke解釋說：“我們的基本理念就是讓空間熱量散去（比如冰箱內的熱量），讓預加應力、彈性超強的形狀記憶金屬舒展開來，然後降溫。”

 

    研究團隊開發出一套凸輪傳動原型系統，它把形狀記憶線纜捆綁在一起，變成可以旋轉的裝置，增強降溫能力。裝置可以用作熱泵、空調、冰箱，不需要汙染環境的制冷劑。自2016年以來，德國研究基金會（GermanResearchFoundation）一直在資助該項目，歐洲委員會、美國能源部認為這種技術很有前途，也許可以取代蒸汽壓縮冷卻系統。

 

    BlueFrontier公司認為，想開發更高效的制冷系統，關鍵在於可再生能源。2013年，BlueFrontier在佛羅裏達成立，它開發的空調用天然氣燃料電池生成電力。後來BlueFrontierCEO發現這個市場太小，只有那些裝有天然氣的大樓才能用，而且燃料電池太貴了，很難普及。

 

    隨後，BlueFrontier與美國國家可再生能源實驗室(NationalRenewableEnergyLaboratory)合作，重新設計系統。最終它們為空調裝備熱化學氯化鋰儲能裝置，能量存入高濃度鹽溶液，使用時再釋放。

 

    Betts說：“從早上開始，太陽能越來越強，下午沒多久就會漸漸減弱。到了下午晚些時候，大樓電力負載將會達到高峰，所以在電力的生成與消耗上不匹配。”如果裝上BlueFrontier空調，就可以存儲降溫能量，當太陽能處於高峰時存儲電能。Betts還說：“有了我們的技術，當電網沒有那么擁擠，可再生能源在電力中占據較大比重時，才會消耗電力，完全可以這樣做。”

 

    加州公司SkyCoolSystems的想法不太一樣，它向夜空求助。2016年SkyCoolSystems成立，之後融資99萬美元。

 

    SkyCoolSystems聯合創始人AaswathRaman說：“抬頭看看天空，它會以熱輻射的形式散熱。熱量通過熱輻射散向天空，當中有一部分還會逃往太空。正因如此，任何面向夜空的表面溫度會自然下降，降到空氣溫度之下。”

 

    想在白天模擬這種效果是一件很難的事。Raman說：“太陽會加熱，不論什么材料，溫度都會上升，所以會抵消降溫效果。我們需要一種高反射、可以持續散出熱量的材料。如果將二者結合，即使是白天也能降溫。這種技術很有吸引力，因為最需要降溫的往往是中午，所以這種免費的被動冷卻技術很實用。”

 

    SkyCoolSystems開發出銀板，看起來像太陽能面板，但是銀板上面覆蓋了光學薄膜，可以將熱量變成中等波長的紅外線，這些光線穿過大氣，進入太空，同時銀板又能反射太陽光。SkyCoolSystems已經將銀板裝在5個地方，有辦公大樓，有便利店，銀板還可以與現有冷卻系統整合，比如冰箱、冰機和空調。

 

    工程師、公司聯合創始人EliGoldstein說，SkyCoolSystems面板有3個優點，一是節能，二是可以減少需求，三是增強冷卻能力，節能、減少需求的比例可以達到10-30%。

 

    不只如此，SkyCoolSystems不需要能源、水，這也是一個了不起的優點。Goldstein說：“實際上它的制冷形式是被動的，所以不需要水。冷卻時沒有必要蒸發水分，所以SkyCoolSystems是一套可持續系統，更環保。”

 

    真的這么完美嗎？新制冷技術也有自己的挑戰。市場需求很大，SkyCoolSystems產能有限，無法跟上需求；至於BlueFrontier，它雖然已經制作出各種原型產品，但是還沒有大規模量產，還要繼續在現場測試。

 

    到目前為止，新制冷技術都還沒有大規模普及，但這些創新技術為未來鋪平了道路。BlueFrontier准備向“空調即服務”（airconditionerasaservice）模式轉型，SkyCool想用銀板取代空調。

 

    Goldstein說：“在我們的日常生活中，制冷是一種很重要的技術。我們要攜手合作，開發更高效的制冷系統，讓它們以可持續方式運行。”