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为什么是时候重新设计旧空调了



写空调已有近100年的历史,但发展不多-技术与发明之日基本相同。但是,它改变了我们的生活,使人类有可能在否则会使生命难以忍受的地方壮成长。对于依赖受控的温度和湿度的企业和技术(例如将这个故事发送到您的设备的互联网服务器)来说,空调也是必不可少的。

与动画师见面,使阿联酋的故事具有普遍吸引力,同时利用本地人才来实现梦想。但这一切都是有代价的:根据国际能源署(International Energy Agency)的数据,我们空气的冷却占地球电力消耗的10%。随着世界的升温,对空调的需求只会增加,尤其是在发展中国家。反过来,这将增加制冷设备对气候的影响,从而进一步使地球变暖并形成恶性循环。

当前的技术是不可持续的。这就是由印度政府和非营利性环境研究组织美国落基山研究所(RMI)领导的新联盟发起全球冷却奖的原因之一,该 比赛耗资100万美元,旨在设计下一代空气冷却系统。 RMI董事总经理伊恩·坎贝尔(Iain Campbell)在电话采访中说:“第一台家用空调是1926年由威利斯·开利(Willis Carrier)推向市场的,他已经去世了很久。” “如果我们让他复活并向他展示当今的空调产品,他不仅会知道它是什么,而且他还能告诉你它是如何工作的。”

空调单元排在新德里市区一栋建筑的一侧。在沙漠中生长的人造冰川
根据RMI的报告,今天已经安装了12亿个房间空调单元,但是到2050年,这个数字将猛增至45亿个。共同撰写该报告的坎贝尔说:“这对电力需求的影响将是巨大的。” “难题是,它付出了我们无法承受的环境代价。这是一种气候威胁,您在后视镜中看不到太多,但是当您看到前方的事物时,它是巨大的。”

在全球变冷奖设置的具体指导方针参与者,谁负责了与当今流行的比那些五倍气候影响较小设计的散热解决方案,这意味着他们可以帮助抵消需求的预期增长对环境的影响。为了提高效率,建议的设计比目前的空调更昂贵(尽管不超过两倍)。从理论上讲,较高的价格将由较便宜的运行成本抵消。坎贝尔解释说:“如果一项技术的价格是其价格的两倍,并且用电量的四分之一,那么简单的投资回收期大约为两年半。”

等待游戏:深入了解我们如何排队参赛者必须遵守另外七个规则,其中大多数规则旨在防止坎贝尔所说的“意外后果”,例如过度使用水或稀土矿物,以及限制燃料燃烧和绝缘。该奖项的评审入围了八名决赛入围者,他们将在德里的一个公寓楼中构建可以在实验室和实际条件下进行测试的功能原型。坎贝尔说:“我们将在德里夏天的高峰期进行为期60天的测试。” “印度将成为未来30年最大的制冷市场,从今天的不足1400万台空调设备到2050年,将近(十亿)台空调。印度要实现这一目标,就需要将其电力系统的规模扩大一倍。”

决赛入围者比赛吸引了来自95个国家的2100多名参与者。在139个团队的长名单中,有8个决赛入围者获得了20万美元的奖金,用于开发原型并将其运送到2020年夏天在印度进行测试。在三个8名决赛选手是来自印度,三是来自美国,分别来自英国和中国。坎贝尔说:“我们有三家主要制造商,一所大学拥有非常先进的技术,然后还有四家规模较小的实体,它们是通过一些非常新颖和不同的方法从行业外部来的。”

空调单元在印度贾杰耶尔的工厂组装。拟议的设计采用从蒸汽压缩到蒸发冷却的广泛技术。剑桥大学的一家衍生公司Barocal使用固态冷却技术代替了可能随时间泄漏的传统液态制冷剂。同时,来自德克萨斯化学工程公司Kraton的建议仅使用水,完全取消了空调的主要机械部件压缩机,从而使设计更具可扩展性和可负担性。

控制幻觉:为什么世界上到处都是无法使用的按钮其他进入者则关注当前空调设备的局限性,例如缺乏对温度和湿度的同时控制。美国初创公司M2 Thermal Solutions提出的设计允许用户设置房间的特定温度和湿度水平。很难说出这些拟议的新机器在实际原型制造之前会是什么样子,但是有争议的是它们还将展现一种新的美学,因为大多数入围设计均基于与传统设备相比根本不同的技术。

挑战2020年11月宣布的总冠军将获得100万美元的奖金。这是真正的挑战开始的时候:让世界相信传统空调需要更换。 Kraton的高级副总裁Vijay Mhetar在一封电子邮件中说:“当前的空调行业价值超过1000亿美元,并具有完善的价值链-从制造到分销再到售后支持。” “任何新设计都需要使采用客户的障碍最小,并建立类似的供应链。”

工人在上海的一个食品摊位安装了空调。巴洛克大学和剑桥大学的Xavier Moya认为,主要挑战是说服人们根据性能和气候影响而不是仅仅根据价格来购买空调。他在一封电子邮件中补充说:“通过逐步淘汰不环保的设计的销售,也可以帮助改变消费者的看法。”

但是,自从1902年发明空调以来,为什么空调变化不大?根据决赛入围M2 Thermal Solutions首席执行官Ryan Melsert的说法,这可能是由于“视线之外”的态度。他在一封电子邮件中说:“这些系统无处不在,我们家中的壁橱和地下室,企业的杂物间,汽车的引擎盖下。” “但是因为很少见到,所以客户可以忍受这种缺乏创新的情况。”

在中国福建省福州市的一栋办公大楼的墙上挂着空调。 Vijay Mhetar表示,在过去的一个世纪中,绝大部分行业投资都用于降低传统设计的成本,尽管当今市场上最好的模型在理论上的效率(散热量与所用功率之比)仅为14 %。根据RMI报告,与照明和太阳能电池板等更高效的技术相比,这已经很低了,如今照明和太阳能电池板在其领域分别达到67%和28%。他说:“我们认为,性能的大幅度变化将可能来自于行业以外发明的全新设计。”
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