Меньше мощности, меньше выбросов: улучшение технологии переменного тока

REFILES вносят изменения в слизень

В условиях роста спроса на кондиционеры ученые ищут способы повысить энергоэффективность систем охлаждения и ограничить вредные выбросы, которые ускоряют глобальное потепление.

Инновации сосредоточены на трех основных направлениях, при этом основное внимание уделяется энергопотреблению. На кондиционеры приходится шесть процентов электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах.

По данным Министерства энергетики США, несколько прорывов уже сократили энергопотребление вдвое с 1990 года.

Наиболее впечатляющей оказалась так называемая «инверторная» технология, которая позволяет модулировать скорость двигателя вместо непрерывной работы на 100 процентов.

Другие новые функции включают вентиляцию, управляемую по требованию (DCV), которая использует датчики для определения количества людей в здании и регулировки воздушных потоков.

По данным Международного энергетического агентства, еще одной важной областью является поиск заменителей газообразных хладагентов, используемых в большинстве из почти двух миллиардов установленных кондиционеров.

На протяжении десятилетий кондиционеры почти исключительно работали на газах хлорфторуглерода (CFC) или гидрохлорфторуглерода (HCFC), которые, как считается, в 10 000 раз опаснее CO2 с точки зрения воздействия на глобальное потепление.

ХФУ и ГХФУ были запрещены Монреальским протоколом с 1987 года.

Затем появились гидрофторуглероды (ГФУ), отказ от которых планируется прекратить к 2050 году.

Заводы и коммерческие здания уже используют другие газы, такие как аммиак, который не оказывает парникового эффекта, а также углеводороды, в основном пропан, выбросы которого ниже, чем выбросы метана.

«В некоторых странах начинают использоваться углеводородные хладагенты, в основном пропан, «но существуют ограничения на количество, которое можно заливать в систему», поскольку такой газ легковоспламеняющийся, — сказал Анкит Каланки, менеджер компании. Институт Роки Маунтин.

Обязательные функции безопасности обеспечивают «уровень сложности» с «надбавкой к цене, которая добавляется к самим устройствам», добавил он.

«И рынок бытового кондиционирования имеет тенденцию ориентироваться на продукты с самой низкой себестоимостью, а затем на продукты с самой высокой эффективностью».

Некоторые пытаются перейти на безгазовый режим, например, Pascal Technology, стартап из Кембриджа, штат Массачусетс, который работает над механизмом, позволяющим поддерживать хладагенты в твердом состоянии, избегая их выбросов.

Другая инновация сосредоточена на продуктах, не использующих сжатие — энергоемкий процесс в кондиционировании воздуха, который мало изменился с момента его изобретения в 1902 году.

Отдельные группы ученых из Национального университета Сингапура (NUS) и Института Висса при Гарвардском университете соответственно построили кондиционеры, использующие воду для охлаждения воздуха.

Институт Висса уже создал прототипы на основе своей модели cSNAP, которая работает на четверти электроэнергии, используемой в традиционном процессе сжатия.

Устройство частично построено из керамических панелей испанского производства.

Стартап Blue Frontier, инвестором которого является Билл Гейтс, использует соляной раствор, который улавливает влажность воздуха, а затем охлаждает его за счет контакта с водой.

Решение также позволяет хранить энергию, «поэтому вам не придется иметь дело с ограничениями мощности инфраструктуры», — сказал Дэниел Беттс, генеральный директор Blue Frontier.

Стартап из Флориды планирует сдавать свои кондиционеры владельцам коммерческих зданий за абонентскую плату, окупая свои инвестиции за счет экономии электроэнергии.

Обычно, признает Беттс, «владельцы зданий не видят никакой ценности, кроме маркетинговой, в наличии более эффективного оборудования».

«Мы избавляемся от бремени финансирования высокоэффективного оборудования, поскольку предоставляем его по подписке».

Инновации в области кондиционирования воздуха медленнее решают третью важную проблему, связанную с традиционными кондиционерами, — выброс горячего воздуха за пределы зданий.

Одним из немногих доступных вариантов являются геотермальные тепловые насосы, в которых используется сеть подземных труб, которые направляют более низкие температуры из-под земли и не выделяют теплый воздух.