211service.com
Brug af varme til at køle bygninger
Det kunne snart blive mere praktisk at køle bygninger ved hjælp af solvarmevandvarmere og spildvarme fra generatorer. Det er på grund af nye porøse materialer udviklet af forskere fra Pacific Northwest National Laboratory. Disse materialer kan forbedre en proces kaldet adsorptionskøling, som kan bruges til køling og aircondition.
Varm pakke : Et display på en konference viser et nyt materiale (lysegrønt) pakket ind i et metalskum. Materialet bliver brugt til at forbedre en teknologi, der bruger varmeenergi til at drive en køleproces.
Adsorptionskølere er for store og dyre til mange applikationer, såsom brug i hjemmet. Peter McGrail , der leder forskningsindsatsen, forudsiger, at materialerne kan tillade adsorptionskølere at være 75 procent mindre og halvt så dyre. Dette ville gøre dem konkurrencedygtige med konventionelle, kompressordrevne kølere.
Alle køleskabe og klimaanlæg afkøles ved at fordampe et kølemiddel, en proces, der absorberer varme. De adskiller sig i, hvordan det kølemiddel kondenseres, så det kan genbruges til afkøling. I modsætning til teknologien i de fleste klimaanlæg, som anvender elektrisk drevne kompressorer til mekanisk at komprimere det fordampede kølemiddel, bruger adsorptionskølere varme til at kondensere kølemidlet. Adsorptionskølere er typisk langt mindre effektive end kølere, der bruger elektriske kompressorer, og er voluminøse og dyre. Men de har den fordel, at de er billige i drift, da de kræver meget lidt strøm. Hvis du har spildvarme, kan du køre det gratis, siger McGrail.
Hidtil har disse kølere været begrænset til applikationer, hvor der er meget spildvarme - såsom industrianlæg og kraftværker - eller hvor elektricitet ikke altid er tilgængelig. At reducere deres størrelse og omkostninger kan gøre dem attraktive i flere applikationer, herunder i boliger, hvor de kan køres ved hjælp af varmt vand fra solvarmere, siger McGrail.
Nøglen er at forbedre det faste adsorberende materiale. I en adsorptionskøler adsorberes fordampet kølemiddel - det klæber til overfladen af et fast stof, såsom silicagel. Silicagelen kan holde en stor mængde vand i et lille rum - det fungerer i det væsentlige som en svamp for vanddampen. Når gelen opvarmes, frigiver den vandmolekylerne ind i et kammer. Når koncentrationen af vanddamp i kammeret stiger, stiger trykket, indtil vandet kondenserer.
McGrail erstatter silicagel med et konstrueret materiale fremstillet ved at skabe nanoskopiske strukturer, der selv samles til komplekse tredimensionelle former. Materialet er mere porøst end silicagel, hvilket giver det et større overfladeareal for vandmolekyler at klynge sig til. Som et resultat kan det fange tre til fire gange mere vand, efter vægt, end silicagel, hvilket hjælper med at reducere størrelsen af køleren.
Materialet binder sig også mindre stærkt til vandmolekyler. Det reducerer mængden af varme, der er nødvendig for at frigøre vandmolekylerne - hvilket gør processen mere effektiv - og fremskynder processen med at adsorbere og desorbere vand med 50 til 100 gange, hvilket hjælper med at gøre køleren mindre. Materialerne fungerer også med andre kølemidler end vand, hvilket udvider temperaturområdet, hvor køling er mulig.
Da nuværende adsorptionskølere kan være to eller tre gange større end kølere, der bruger elektriske kompressorer, kan en skæring af størrelsen på adsorptionskølere med 75 procent gøre dem konkurrencedygtige, siger Yunho Hwang , professor ved Center for Environmental Energy Engineering ved University of Maryland. Kølerne kunne være særligt nyttige til afkøling med varmt vand fra solvarmere, da adsorptionskølere kan bruge den relativt lave temperatur, sådanne varmeapparater producerer, siger han.
En udfordring for sådanne applikationer kunne være at synkronisere efterspørgsel efter køling med produktionen af varme - i nogle tilfælde kan det være nødvendigt at inkludere et dyrt varmelagringssystem for at gøre det muligt at holde køleren kørende, efter solen går ned.
PNNL-forskerne er blevet tildelt 2,54 millioner dollars fra Advanced Research Projects Agency for Energy for at demonstrere materialet i et kølesystem. Under bevillingen har de tre år til at optimere materialets ydeevne og indarbejde det i en lille demonstrationskøler.