Эта влага

Apr 10, 2024

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).