在熱力學(xué)和傳熱學(xué)領(lǐng)域擁有30多年經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工程師大衛(wèi)?薩特勒，開發(fā)出了一種新型制冷方式。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)不同，該方式摒棄了常規(guī)的制冷組件及制冷循環(huán)，幾乎無(wú)需用電就能高效運(yùn)行。在試驗(yàn)工況下，其能效比（COP）可達(dá)到40。這一技術(shù)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能具有重大意義，有望幫助暖通空調(diào)系統(tǒng)摘掉 “耗能大戶” 的帽子。

　　新型傳熱系統(tǒng)的研發(fā)，正是為了解決暖通系統(tǒng)中最為突出的低效問題。無(wú)需制冷劑、水泵或大量能源輸入，性能卻能提升高達(dá)10倍。

　　未來(lái)在構(gòu)建可持續(xù)能源的問題上，有兩個(gè)關(guān)鍵因素：能源生產(chǎn)與能源需求。盡管大部分注意力都集中在生產(chǎn)更多清潔能源上，但在降低能耗方面同樣存在巨大潛力，尤其是暖通空調(diào)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)仍是全球最大的能源消耗源之一。

　　從全球來(lái)看，暖通系統(tǒng)每年耗能約14,000TWh，占全球能耗的12%。根據(jù)美國(guó)能源署信息（EIA），在美國(guó)，暖通系統(tǒng)的能耗占比甚至更高，超過13%。與此同時(shí)，對(duì)于氣候的影響也同樣巨大：預(yù)估暖通系統(tǒng)每年排放5億噸二氧化碳，占全球能源相關(guān)排放量的10%。

　　隨著能源成本不斷上漲、電網(wǎng)波動(dòng)性日益加劇，實(shí)現(xiàn)積極可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)的壓力逐漸增加，越來(lái)越多的建筑運(yùn)營(yíng)商正重新評(píng)估其機(jī)械系統(tǒng)的效率。雖然在某些領(lǐng)域，傳統(tǒng)意義上的系統(tǒng)升級(jí)有助于減少能耗。但一種新的創(chuàng)新浪潮正在將人們的焦點(diǎn)從“如何使用更少的電力運(yùn)行冷卻系統(tǒng)？”轉(zhuǎn)移到“有更好的制冷方式嗎？”的基本問題上。

　　一種提升暖通空調(diào)能效的新方法　　

　　一項(xiàng)新興技術(shù)或能提供極具吸引力的替代方案。該綠色制冷系統(tǒng)由在熱力學(xué)和傳熱學(xué)領(lǐng)域擁有30多年經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工程師大衛(wèi)?薩特勒研發(fā)，采用了一種從根本上截然不同的思路。它摒棄了傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)中諸多高能耗組件，取而代之的是一種幾乎無(wú)需用電即可運(yùn)行的解決方案。

　　這個(gè)系統(tǒng)采用了一種定向的電磁場(chǎng)取代了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的冷凝器或冷卻器，薩特勒稱之為“力場(chǎng)”，該磁場(chǎng)作用于暖通系統(tǒng)的管道或板件上。它能讓熱量傳遞更容易，其作用原理類似空調(diào)機(jī)組里的制冷劑或冷卻塔中的水，但傳熱速率更高，甚至能達(dá)到指數(shù)級(jí)水平。

　　薩特勒表示“現(xiàn)在，我們的目標(biāo)是針對(duì)空調(diào)機(jī)組中高耗能的組件進(jìn)行優(yōu)化，從而顯著提升現(xiàn)有設(shè)備的能效”。

　　在試驗(yàn)中，這種綠色空調(diào)的能效比（COP）達(dá)到了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的10倍。從參考數(shù)據(jù)看，一個(gè)典型的商用空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能效比（COP）為3或4。能效比（COP）達(dá)到40意味著在效率方面有了顛覆性的改變。

　　一次高效的制冷系統(tǒng)改造　　

　　重要的是，這并非一種 “拆換式” 的解決方案。該系統(tǒng)旨在改進(jìn)現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，通過增加一個(gè)輔助冷卻步驟來(lái)釋放壓縮機(jī)的壓力，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的能效。

　　薩特勒解釋說(shuō)：“我們可以完全取代蒸發(fā)器，或者只在上游增加我們的系統(tǒng)以分擔(dān)部分熱負(fù)荷，不管用哪種方式，它都能顯著地減少能耗需求，降低運(yùn)營(yíng)成本。”

　　尤其當(dāng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)商面臨水電費(fèi)用上漲的壓力時(shí)，這種節(jié)能方案的潛力會(huì)顯得尤為巨大。根據(jù)薩特勒所說(shuō)，把該系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)中能夠降低能耗50%或更多，其投資回收期只有三到五年。

　　對(duì)于那些以制冷機(jī)和冷卻塔為主要能耗來(lái)源的大型商業(yè)園區(qū)或場(chǎng)所，比如醫(yī)院、大學(xué)和數(shù)據(jù)中心，該系統(tǒng)具有更大的潛在價(jià)值。以醫(yī)院為例，由于手術(shù)室的循環(huán)空氣使用受到限制，其冷凍水系統(tǒng)往往需要持續(xù)運(yùn)行，因此對(duì)節(jié)能方案的需求更為迫切。

　　從宏觀層面來(lái)看，它所帶來(lái)的影響不容忽視。僅以美國(guó)為例，將暖通空調(diào)的能耗降低50%，每年便可減少約1350 TWh的能源消耗，大約相當(dāng)于1億個(gè)美國(guó)家庭的年用電量。從全球來(lái)看，類似的減排措施，不僅可以釋放約7000 TWh的電能，還能每年減少20至30億噸的CO?排放，這減排量甚至超過了印度全年的碳排放量。

　　薩特勒補(bǔ)充道：“此系統(tǒng)的功能不僅限于冷卻：通過轉(zhuǎn)換系統(tǒng)極性，還能實(shí)現(xiàn)制熱。因此，無(wú)需分別設(shè)置制冷和制熱兩種設(shè)備，只需切換開關(guān)，它便能作為熱泵機(jī)組運(yùn)行。”

　　無(wú)需制冷劑，無(wú)需水泵，零排放　

　　正在開發(fā)的這個(gè)綠色暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需使用制冷劑。盡管暖通空調(diào)行業(yè)已花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間逐步淘汰R22和HFCs有害物質(zhì)，但制冷劑的管理仍既昂貴又復(fù)雜。這項(xiàng)技術(shù)完全避開了這一難題。

　　“制冷劑泄漏，壓縮機(jī)故障，風(fēng)機(jī)耗電。這些都是低效和易出故障的環(huán)節(jié)，” 薩特勒表示，“而我們專注于純粹的熱傳遞，無(wú)需水泵，無(wú)需壓力循環(huán)，這就消除了基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維團(tuán)隊(duì)日常面臨的諸多麻煩?！?/p>

　　該系統(tǒng)僅需毫瓦級(jí)能量即可啟動(dòng)傳熱過程，而且由于它不依賴閉合電路或傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)，因此它的電力負(fù)荷幾乎可以忽略不計(jì)。這一特性不僅能進(jìn)一步提升整棟建筑的能源效率，還能簡(jiǎn)化達(dá)成可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的路徑。

　　制冷，毫不妥協(xié)　　

　　盡管目前的重點(diǎn)完全放在改造應(yīng)用上，但薩特勒對(duì)其長(zhǎng)期潛力并不諱言。隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善，這一技術(shù)最終有望取代整套暖通空調(diào)系統(tǒng)，徹底摒棄壓縮機(jī)、冷凝器和制冷劑。

　　目前該團(tuán)隊(duì)正在紐約搭建一套全新的全尺寸系統(tǒng)，并計(jì)劃在得克薩斯農(nóng)工大學(xué)及其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行獨(dú)立的第三方測(cè)試。如果測(cè)試數(shù)據(jù)能夠得到驗(yàn)證，不僅會(huì)影響綠色建筑設(shè)計(jì)，還將改變?nèi)蚰酥粮鼜V泛領(lǐng)域的制冷方式，影響極為深遠(yuǎn)。

　　薩特勒甚至提到該系統(tǒng)在太空領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，他指出，對(duì)于電力有限且熱控至關(guān)重要的航天器、月球基地或火星殖民地而言，這套系統(tǒng)適用性極強(qiáng)。

　　薩特勒總結(jié)道“下一場(chǎng)偉大的綠色能源革命，或許并非源于產(chǎn)生更多能源，而是從根本上減少能源的需求量?！?/p>