位置:科技资讯 > 科普 > 为了给地球降温,科学家打算把热量排放到太空

为了给地球降温,科学家打算把热量排放到太空

科技资讯  2017年9月7日 10:11  来源:新浪科技
摘要:地球的大气对特定波长的红外线辐射来说是透明的,辐射天空冷却法正是利用了这一原理。图片来源:ESCOBARSTUDIOS/GETTY

  地球的大气对特定波长的红外线辐射来说是透明的,辐射天空冷却法正是利用了这一原理。图片来源:ESCOBAR STUDIOS / GETTY

  Andrew Masterson表示,辐射天空冷却系统是能够消除超额热量、既高效又不会使周围空气升温的方法。

  美国加利福尼亚斯坦福大学的科学家建立了一个冷却模型,这个模型能够降低一座位于沙漠气候中的两层楼房20%的室内温度,且并不会消耗大量的电能和水。

  该系统配备了一种名为辐射天空冷却的方法,将红外线热量从屋顶面板直接散发到大气层和外太空,从而令室内气温低于周围空气的温度。

  人们在多年前已发现辐射天空冷却法的物理原理,但辐射天空冷却所引发的能量交换只能应用于晴朗干燥的夜晚。在白天——商业冷却需求最高的时候,大量太阳能的反射与热能散失的必然结合导致该原理效率低下。

  然而,如今斯坦福大学的Eli Goldstein所领导的一支团队在《自然能源》杂志上报道说:利用辐射天空冷却技术的液体制冷板能够将液体温度低于空气温度且不会造成液体损失,同时耗电量几乎为零。

  通过建立模型,Goldstein和他的同事发现这些面板能够使其中水流降温,水流的温度比外部周围温度低5度。模型显示,在类似拉斯维加斯等地方运行的大型商业空调系统的冷却器下方安装此面板,室内温度能够降低21%。

  新的面板设计和建造极为简单,包括丙烯酸外墙、聚苯乙烯封盖和绝缘层、水流中的热量交换板。

  通过散发和反射红外线辐射至大气层及大气层之外、外太空之内,系统高效地利用其内部结构作为远程散热器。

  这解决了与空调系统相关的最棘手的问题之一——冷凝器凝聚了废弃热量,后者马上使其附近空气变热,从而降低效能。

  来自澳大利亚悉尼科技大学的Geoff Smith和Angus Gentle在跟帖评论中表示,这一问题的解决将以更低成本、更低的断电风险、更低的企业停工风险和更高的能源成本在仲夏时节实现室内舒适温度,其能源成本更高的原因是电力需求急剧上升。

  在早期研发中,Smith和Gentle表示大型设备(如购物中心和机场)顶端的冷却设备会把屋顶以上10米的空气变热。

  简单地更换屋顶材料,使屋顶材料反射更多太阳光,降温的效果就会很显著。这两名研究者表示,当这种方法在澳大利亚得以实施,有时可以节约一半的冷却系统运行所需能源,这是屋顶热流减少、空调性能提升25%和更好的通风效果产生的综合效果。

  此类效率增益是迫切且关键的。Goldstein和他的同事注意到当前冷却系统的耗电量高达全球耗电量的15%,还导致了10%的全球温室气体。

  他们写道:据估计,到2050年时,对于冷却的需求会增长十倍以上,提升冷却系统的效能是应对21世纪能源挑战的关键之处。

  虽然斯坦福大学的设计还需进一步扩展至现实世界,Smith和Gentle还是对此表示赞赏。

  他们表示,斯坦福大学研究者的精致设计说明了一些道理——深远广博的成果需要孜孜不倦的追求、而对现存设计进行简单升级或许就可以实现。

  蝌蚪五线谱编译自cosmosmagazine,译者 李二宝,转载须授权