这些新型固态空调承诺一个凉爽的未来。科学家们不那么确定。
感受到热浪,一些科学家和初创公司正在希望提升固态冷却的技术,目前该技术在微型冰箱、电动车电池和一些高端游戏电脑等小规模应用中被使用。传统空调通过使用压缩机和风扇循环制冷剂,将其从液体转化为气体来转移热量。而固态系统则通过像镓和铋碲等导电材料移动热量——理论上这可以更少地带来混乱的副作用来冷却空间和表面。关键的问题在于它们能否达到传统空调的效率。“一个仍然悬而未决的关键问题是,为什么固态冷却器的效率没有典型的热力学循环那么高?”密歇根大学的机械工程教授普拉莫德·雷迪这样说,他研究热传导。目前正在进行研究和试点项目,测试多种方法。总部位于布鲁克林的Mimic Systems使用热电冷却技术,通过半导体材料通过电流将热量从一侧转移到另一侧。它的房间规模气候控制系统在温哥华的一间公寓中进行试点。德国公司Magnotherm计划测试其依赖于磁热结构的系统,该结构通过对材料进行磁化和去磁化来转移热量,在一连串超市中进行试验。香港的一个团队宣布其弹热设备的材料在膨胀和收缩时会加热和冷却,可以降到0°C以下。而英国的Barocal则押注于压热系统,这些系统在压力变化时改变温度。然而,专家们,特别是在热电领域,对任何固态方案的竞争能力表示怀疑。对于大多数现代HVAC系统,性能系数(COP)是3,西北大学的电气和热传导研究教授杰夫·斯奈德解释说。这基本上意味着该系统每输入一单位的能量,就移动三个单位的热量。斯奈德说,热电技术在高温变化下的表现往往要低得多,这意味着它们更适合于诸如给汽车座椅背部降温等小众应用。Mimic的房间级热电HVAC单元正在温哥华的一间公寓中进行测试。然而,效率并不是一切,洛基山研究所的气候技术加速器第三衍生物的经理林赛·拉斯穆森对此辩称,该机构支持Magnotherm和Mimic。在美国,目前大多数使用的空调采用一种名为R410A的制冷剂,其全球变暖潜力超过二氧化碳的2000倍。此外,它们的运动部件可能使其耐用性较差,尤其是与在机械上较复杂的固态模型相比。尽管如此,设备的不足使得很难回答效率问题。拉斯穆森说,要理解替代方案的工作效果,研究人员需要比较其长期能源消耗与传统模型的能耗,而不仅仅是查看COP。例如,Mimic声称其房间规模模型在一年的时间内应当与典型空调的耗电量相当。拉斯穆森补充说,弹热和压热系统也具有潜力,但房间规模原型大概还需要两到三年。最终,固态冷却取代基于压缩机的空调的可能性微乎其微。但随着地球变暖,以及印度等地在未来十年内安装数千万个新空调,即便是取代数量很少的设备也可能会产生影响。“如果[固态]能够占据5%的市场份额,”拉斯穆森说,“那将产生非常大的潜在影响。”萨拉·凯利·沃森是一位专注于气候和可持续发展的科学记者。她常驻海牙。
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