一种用于环境冷却的新型低成本太阳能技术

 
在大多数居住区中，通常需要进行空间制冷和供暖。在欧洲，空调消耗的能源在增加，由于全球不同地区的温度升高，这种情况在不久的将来可能会变得更糟。空调器满足了建筑物中日益增加的制冷需求，特别是在夏季，这种空调器经常使用对环境具有高影响的制冷剂，并且还导致高电耗。那么，工程师如何减少建筑物制冷的能源需求?
由都灵理工大学(SMaLL)和国家计量研究所(INRiM)组成的研究小组在《科学进展》上发表的一项新研究提出了一种无需使用电力就能产生冷却负荷的装置。像更传统的冷却设备一样，这项新技术还利用了液体的蒸发。但是，都灵研究人员提出的关键思想是使用简单的水和食盐代替对环境有潜在危害的化学物质。新设备对环境的影响也得到了降低，因为它基于被动现象，即毛细作用和蒸发的自发过程，而不是需要能量和维护的泵和压缩机。
“通过水蒸发来冷却一直是众所周知的。例如，自然界利用皮肤上的汗液蒸发来冷却我们的身体。但是，只要空气不被水蒸气饱和，该策略就有效。我们的想法是提出了一种低成本技术，该技术能够在不考虑外部水蒸气条件的情况下最大程度地提高冷却效果;纯净水不与空气接触，而是与不透水膜接触，使它与高浓度盐溶液保持隔离。可以将膜想象成孔径为百万分之一米的多孔筛，由于其具有疏水性，我们的膜液体水不会通过膜，而蒸汽会通过。淡水和盐水不会混合，而从膜的一端到另一端会产生恒定的水蒸气通量，因此，纯净的水会被冷却，由于存在差异，这种作用会进一步放大租金蒸发阶段。显然，咸水浓度会不断降低，冷却效果会随着时间的流逝而减弱;但是，这两种解决方案之间的盐度差异可以使用太阳能连续地且可持续地恢复，正如我们小组最近的另一项研究所证明的那样。” Politecnico能源部的Matteo Alberghini博士解释说。 di Torino和该研究的第一作者。
所建议设备的有趣特征是其模块化设计，每个组件由几厘米厚的冷却单元组成，可以堆叠起来以增加串联的冷却效果，就像普通电池一样。以这种方式，可以根据个人需要微调冷却功率，可能达到与家用通常所需的冷却能力相当的冷却能力。此外，水和盐不需要在设备内运输泵或其他辅助设备。相反，由于某些即使在重力作用下也能够吸收和输送水的组件的毛细作用，它会自发移动。
“被动冷却的其他技术也在世界各地的各个实验室和研究中心进行测试，例如基于红外辐射到外层空间的技术，也称为辐射被动冷却。这些方法虽然很有前途并且适合某些应用，主要局限性：基于它们的原理在热带气候中以及通常在非常潮湿的日子(对空调的需求很高)时可能会失效;此外，最大冷却功率存在理论上的限制。取而代之的是基于盐度不同的两种水溶液之间的蒸发冷却，可以克服该限制，从而产生不受外部湿度影响的有用效果;此外，将来通过增加盐溶液的浓度或通过增加盐分的浓度，我们可以获得更高的冷却能力。诉诸于更复杂的设备模块化设计。”研究人员写道。
此外，设备组装的简单性和所需材料的制造成本较低，每个冷却阶段的成本约为几欧元。 因此，该设备非常适合农村地区的安装，因为那里缺少训练有素的技术人员会使得传统冷却系统的运行和维护变得困难。 在咸水利用率高的地区，例如大型海水淡化厂附近或附近的盐沼和盐矿附近的沿海地区，也可以想到有趣的应用程序。
截至目前，该技术尚未为立即的商业开发做好准备，因此有必要进一步发展(也取决于未来的资金或行业合作伙伴关系)。 从角度来看，该技术可以与现有的和更传统的冷却系统结合使用，以有效实施节能策略。