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麻省理工空调能效新技术我国早有相同创意?谁来抢先布局?

目前,在中央空调技术研究领域,空调制冷剂替代物是研究热点之一,目的是减少温室效应气体排放;另一个研究热点是提升空调能效,目的是降低空调能耗。

2018年7月,美国麻省理工学院(MIT)官网头版头条报道,该校机械工程系研究生提出了一种新型建筑物空调降温除湿方法。该方法可以很好地解决现有空调降温除湿中高能耗、低能效的问题。

图1:MIT官网关于该技术的报道

来源:MIT官网

对此,方象知产研究院研究发现,我国早在几年前就有人提出过类似方法,并申请了专利。方象知产研究院通过对该项技术进行简要分析,为关注该领域的技术研究人员、企业和投资人提供参考。

 行业现状

影响空调降温除湿能效的因素是什么?

空调降温和除湿,都需要消耗能源。影响空调能效的主要原因是空调降温和除湿的效率。

以除湿为例,标准的除湿方法是在建筑物内部空间布放冷水(cold water)管路。如果水温低于“露点温度”,空气中的水蒸气就会在管路外表面凝结。冷凝水会排到建筑外部或冷凝水收集装置中,空气中的湿度因此降低。目前存在的问题是,要使冷水管路中的水温降到远低于室温的“露点湿度”,需消耗大量电能。如果能降低这方面能耗,就能有效提升空调效能。

若将降温和除湿两个功能分离,仅降温一项,可从两方面节省能耗:一方面,先将室外空气除湿再注入室内的方法,虽然这种方法也需要冷水处理,但比室内降温所需的冷水量要少很多,从而可以减少耗电量;另一方面,经研究人员验证,完成上述工作的同时,在天花板或地板管路中通“凉水”(cool water,温度比“冷水”高)即可维持舒适的温度环境,尤其是在夜晚预降温时更加容易。

但是分离出来的除湿功能,仍然需要将水蒸气通过冷水管路凝结,目前这一方面的技术没有突破,能效仍然很低,需要研究人员寻找新技术解决。

技术剖析

MIT设计“膜状物法”替代冷凝法

MIT提出的技术受“基于半透膜的海水盐沉淀技术”启发设计,主要原理是设计一种膜状物,通过阻止水蒸气分子通过,降低空气湿度,代替传统的冷凝法。

这个技术方案针对空调同时承担降温和除湿两类任务会消耗额外的能源的症结,将这两类任务分离开来,通过多种技术改进,可以解决现有空调降温、除湿中高能耗、低能效的问题。

双膜单元设计提高能效

为了探索膜技术应用,MIT的研究人员开始使用一个简单的系统,该系统的核心是一个含有膜的单元。室外空气进入装置(以下简称“进气”),真空泵将水蒸气吸入隔膜。然后泵压力升高到环境水平,将水蒸气变成液态水排出。不再潮湿的室外空气通过传统的冷却盘管进入室内空间,提供新鲜空气,并将室内温暖潮湿的废气(以下简称“出气”)推向室外。

图2:基于膜的真空泵冷却系统

来源:MIT官网

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