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炎炎夏日,除了少数吹了空调会身体不舒服的小伙伴,阻碍我们享受清凉一夏的最大障碍可能就是电费账单了。虽然相对老式空调而言,现在的变频技术已经可以大大减少空调的耗电量,不过听着压缩机嗡嗡的工作声还是不免让人肉疼。现在,来自美国Florida的Be Power Tech公司发明了一种全新的空调,不仅不耗电,而且还能发电。
对于传统的空调而言,其制冷原理通常都利用了氟利昂等制冷剂的固液变化原理产生热交换。首先,液态的氟利昂在蒸发器中吸收空气中的热量汽化,达到对空气降温的目的,然后将低温空气排入室内。汽化后的氟利昂会被压缩机吸入,通过压缩机的加压后排入冷凝器,气态的氟利昂最终在冷凝器中放热重新回归液态等待下次制冷循环,而在冷凝器中放出的热通常被风扇排到室外。在整个制冷过程中主要通过消耗电能,将室内的热不断带到室外,起到降温的目的。
而Be Power Tech公司的这款名为BeCool的空调制冷机,却完全打破了传统空调的思维范式。BeCool在工作时不用插电,而是以消耗天然气这种清洁能源方式,利用水的蒸发吸热原理制冷,不但摆脱了对环境有危害的氟利昂,同时利用燃料电池储存了天然气化学电解产生的电能。
其大概的工作原理如下图所示。热而干燥的空气从左右两侧被风扇吸进制冷机里,利用水循环蒸发吸热的原理带走空气中的热,同时增加了干燥空气的含水量,然后把清凉而湿润的空气从上方的出风口送入室内。其中风扇和水循环的动力都来自化学燃料电池的电能,而燃料电池的电能来自天然气的化学电解放电。
蒸发冷却并非全新的概念,只不过此前这种技术受到了气候条件的限制,在炎热而干燥的地方才能使用,炎热而潮湿的地方则不行。为此,Be Power Tech公司的科学家利用了一种可重复利用的新型干燥剂,可以将湿润的热空气先通过干燥剂干燥后,再进行上述制冷流程。而干燥剂能重复使用的关键就在于利用了化学燃料电池的发电产热。
通常的化学燃料电池在发电过程都会产生热耗散,因此消耗的化学能并不是100%转化成电能,还有会有相当一部分其实被浪费掉了,在BeCool制冷机中恰恰完美地利用了这一部分在以往被浪费的能源。
在BeCool制冷机中,天然气被化学燃料电池电解发电的同时,必然也产生了热耗散,而Be Power Tech的科学家聪明地将这一热耗散利用在干燥剂的加热上,通过对湿润的干燥剂加热的方式排出了干燥剂中的水分,这样既实现了干燥剂的循环利用,同时也完成了天然气的化学能发电,完全没有能量的浪费。据Be Power Tech公司表示,在BeCool制冷机中对天然气的化学能利用率达到了80%之高。更关键的是,在燃料电池中存储的剩余电能完全可以被输送到建筑物的供电系统中,为电灯、电脑等耗电的设备提供能源。（作为对比,现在一般的汽车发动机中,汽油的化学能有高达50%通过燃烧热耗散的形式被浪费,而剩下的50%里面又有大约20%的能量用于汽车各种其他设备的供能,也就是说,真正用于发动机驱动车辆行驶的能量,只有不到30%）
总结来说,其实我们完全可以把BeCool视为一台消耗天然气的高效率化学能发电机,在发电的同时将热耗散完美地利用在干燥剂再干燥的过程中,同时利用发电机产生的电能驱动了水冷循环制冷,最终还能将制冷后剩余的电量回馈到供电网络中供用户使用。
BeCool的体积大约相当于目前市面上常见的中央空调大小,除了能像中央空调一样带来清凉的空气之外,BeCool还能帮企业减少一笔庞大的电费开支,因为毕竟天然气费要比电费便宜得多,况且BeCool还能输出一部分电能来抵消日常用电。
Be Power Tech公司计划于2017年开始进行实用场景的测试,如果一切顺利将在2018年进入市场。
