代替空调的制冷产品哪个好,代替空调的制冷产品哪个好用

投稿用户 • 2022年12月29日 pm2:18 • 创业资讯 • 阅读 305

图1.泡沫致动器概念的第一代（A1）、第二代（B1）和第三代（C1）示意图：在较低温度（A2、B2、C2）和高温（A3、B3、C3）下的演示极限状态。图片来源：Fraunhofer IAP、IBP und ICT

能源是稀缺的——就像所有稀缺的东西一样，它是有代价的。这就是为什么德国需要大幅降低能源消耗。在占德国能源消耗很大一部分的供暖和制冷能源领域，这方面具有巨大的潜力。在这种情况下，可以编程以控制热转换的创新材料可能是一个有价值的工具。例如，使用这些材料可以节省高达40%的用于冷却单户住宅的能源。

随着电价持续飙升，节约用电是当务之急。但是哪里可以节省能源呢？一种可能性在于降温——在闷热的日子里，许多人求助于空调系统来保持凉爽。但是这些设备会消耗大量能量，从而产生一氧化碳。2排放和进一步加剧的气候变化。那么，我们是否正在应对无休止的恶性循环？

节省 40% 的冷却能源

来自弗劳恩霍夫卓越集群可编程材料CPM的研究人员现在的使命是通过专注于可编程家庭绝缘来打破这一循环，这种绝缘材料将来可能会取代空调系统。“这里有巨大的潜力：通过这种方式可以节省高达40%的冷却能量，”Susanne Lehmann-Brauns博士解释说，他的研究小组正在Fraunhofer CPM从事这一发展和其他开发。

研究背后的原理是，当太阳下山并且非常热时，泡沫元素会膨胀，从而密封建筑物墙壁和雨幕覆层之间的通风槽，以防止建筑物升温。晚上，泡沫收缩并打开通风槽，让新鲜空气在覆层后面循环并有效地冷却房屋。

“因此，房屋的外壳能够检测温度并做出相应的反应，”Lehmann-Brauns博士说。但是这一切是如何运作的呢？可编程绝缘材料基于根据温度改变形状的泡沫：例如，在高温下，其孔隙会打开（见图1）。制造过程用于调整泡沫如何改变形状以及在什么温度下。这就是它如此特别的原因：这个过程是可逆的——泡沫能够一遍又一遍地打开和关闭它的毛孔。相比之下，传统的形状记忆泡沫只能改变一次形状。

图2.可切换热管采用紧凑型设计，不需要任何移动部件。它们可以轻松集成到许多系统中，并提供非常高的传热能力。来源：弗劳恩霍夫IPM / Markus Winkler。

三个构建块的巧妙组合

此外，可编程材料还可以在其他方面有益于热管理。特别是当涉及到困难的问题时，研究人员通过结合三个基本构建块来回应。

第一个构建模块是上述可编程绝缘。第二个构建块涉及大量热量的传输。燃料电池等技术设备会散发大量热量。如果这种热量上升到工作温度以上，则必须散发，并且消散的数量远远超过使用带有可切换通风孔的泡沫可以散发的量。

尽管热管能够传输大量热量（见图2），但它们在几乎所有可能的条件下传输这些热量，即使不需要，也能从燃料电池或其他技术系统获取热量。热管是充满水的管道，在一端加热，使水蒸发，然后在管道的另一端冷凝。在某些情况下，热管的有效导热系数比铜高几个数量级。

“我们的材料吸附水，仅在热管中的设定温度下释放水。这意味着低于此温度时，热管将关闭。高于这个温度，有足够的水可以传输大量的热量，“研究小组副发言人Christian Teicht解释说。研究人员已经为这项创新申请了专利。

图3.可切换储热模块的工作原理：过冷相变材料（左）的针对性激活使得长时间储存在材料中的热量几乎无损失地释放成为可能。图片来源：Fraunhofer CPM und Fraunhofer ICT/Moritz Walter、Sandra Pappert

第三个构建块涉及可编程储热。毕竟，热量通常会在不需要的时间和地方积聚。它可以储存在过冷相变材料中，然后有针对性地再次释放。这些材料在凝胶加热垫等应用中很熟悉，凝胶加热垫通过扭结集成芯片来激活。然而，到目前为止，只有少数像这样的过冷材料可用，这意味着只有几种不同的相变温度。

“因此，我们正在开发其他材料，这些材料可以过冷到远低于其熔化温度，并以非常有针对性的方式激活以释放其热量（见图3），”Christian Teicht描述道。

这种使用的一个例子涉及暴露于自然温度波动的电池，例如在电动汽车中。电池充电和运行过程中产生的多余热量可以存储在可切换材料中，这意味着有效地保护电池免受过热。更重要的是，热量几乎可以存储任何时间段而不会损失，因为可编程材料在充电时可以冷却到环境温度。如果需要，可以再次释放热量 – 例如，通过有针对性地激活材料来冷启动电池时。

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