Varför vi behöver ”revolutionär” kylteknik

Christine Rotechnology ReporterGetty ImagesClimate Change gör att hålla sig coola fler utmaningar NEHA Sachar, som tillbringade halva livet i Delhi och nu bor i Kalifornien, används för att värma. Men hennes hemstad känns mycket varmare nu än när hon växte upp. Även pendling med bil är så obekväm under vissa månader, säger Sachar, som arbetar för det rena kylande samarbetet, ett filantropiskt initiativ med fokus på förbättrad kylning. ”Detta påverkar verkligen människors förmåga att fortsätta tjäna sina försörjning,” säger Sachar. Hon säger att det finns ett antal lågtekniska sätt att hålla byggnader svala, som att designa för luftflöde. För utomhusarbetare, till och med en 20-minuters brytning från värmen och fuktigheten, såsom i väl designade svalningstationer, kan göra en skillnad. Klimatförändringar. Morgan Stanley förutspår att den årliga tillväxttakten på kylmarknaden, som redan är värd 235 miljarder dollar (180 miljarder pund) per år, kan mer än fördubblas fram till 2030.Getty ImagestRaditional Cooling använder köldmedier som kan leakyet befintliga kylanordningar har allvarliga nackdelar. Ett problem kylmedlet – vätskan som övergår fram och tillbaka från vätska till gas, i en process som överför värme. Det är vanligt att de ska läcka från standardsystem, skada både effektivitet och potentiellt hälsa. Kylarna som vanligtvis används i kylning idag är hydrofluorokarboner (HFC), en grupp syntetiska gaser med hög global uppvärmning. HFC: er är mycket kraftigare än koldioxid. Så ett alternativ är att ersätta kylmedlen med mer klimatvänliga versioner. Men kandidaterna med den lägre globala uppvärmningspotentialen har också problem. Till exempel är propan mycket brandfarlig. Ammoniak är giftigt. Koldioxid arbetar med högt tryck och kräver specialiserad utrustning. Men så många platser fasar ner på HFC: er, alternativa köldmedier kommer att förbli viktiga. Ms Sachar säger att vi fortfarande behöver kylare för att för att kylas för hemmet, ”a/cs som vi känner dem idag kommer att fortsätta att vara lösningen, åtminstone för nästa decenn Term, vissa forskare ser mot kylanordningar som inte behöver flytande köldmedier alls. Detta använder fasta material och någon form av ytterligare kraft för att inducera temperaturförändringar. Den extra kraften kan vara tryck, spänning, magneter eller mekanisk stress.MS Rasmussen säger att enheter för fast tillstånd kan gå längre än inkrementella förbättringar eftersom ”inte bara eliminerar de superförorenande kylmedlen, utan de kan också erbjuda förbättrade effektiviteter”. Remi har identifierat mellan 10 och 20 startar som arbetar med tidiga versioner av solida state-tillstånd. Vissa material ändrar temperaturen när de utsätts för magnetfält. ”Med vår teknik är det i sig säkert eftersom det inte är giftigt, det är en metall, och vi arbetar med mycket låga tryck,” Enligt Timur Sirman är VD och grundare av magnotherm. Idén om magnetokalorisk kylning funnits i flera år, men kommersiellt är det relativt nytt. Magnoterm har byggt cirka 40 dryckskylare och cirka fem kylskåp, i det som hittills är en manuell och intern process. De permanenta magneterna är den dyraste delen av tekniken, rapporterar Sirman. ”Men det bryter aldrig, så vi kan alltid återanvända denna ganska kostnadskrävande komponent.” Företaget söker alternativa källor till magnetfält, liksom att optimera material, eftersom de syftar till att dramatiskt öka kylkapaciteten för sina enheter. ”Vi riktar oss inte till kunder som bara tittar på initialkostnader.” Han erkänner att företagets dryckskylare för tillfället är ganska dyr. Deras kunder tenderar att vara tidiga adoptörer av ny teknik. Fonicphonics kylsystem används för att kyla mat utan kylmedelssteknik under utveckling är termoelektrisk kylning. Detta innebär att flytta värme mellan två sidor av en enhet. Med applicering av elektrisk energi överförs värme i riktning mot den nuvarande. En anmärkningsvärd termoelektrisk start är fononisk, som är baserad i oss och har en ytterligare tillverkningsanläggning i Thailand. Miljoner av fononiska kylanordningar är nu i användning, inklusive i datacenter, stormarknader och andra byggnader. Riktigt tunt, riktigt små, men de blir riktigt kalla. Detta hjälper till att minska kostnaderna, energianvändningen och rymdkraven. ”Vi gillar att presentera svalheten på begäran där du behöver den,” säger Mr Atti. En annan fördel är att termoelektrisk kylning kan fungera tyst. ”Det beror på att det finns noll rörliga delar,” förklarar Rasmussen. ”Värmen inträffar på grund av reaktionen i materialnivån.” Däremot innehåller standard ångkomprimeringssystem pumpar, kondensatorer och utökare för kylmedel, som alla genererar mycket av bruset. En annan typ av fast tillståndskylning är elastokalorisk kylning. Detta uppnår temperaturförändringar genom mekanisk stress till elastokaloriska material, som kan svalna eller värmas upp med tillämpningen av stress. Forskningsare I fyra europeiska länder samarbetar om Smacool, en elastokalorisk luftkonditionering som använder metallrör som är gjorda av specifika metalllegeringar. På ögonblicket har elastokaloriska prototypar mycket lägre kylkapacitet än kommersiella lufttillstånd. Och den maximala möjliga effektiviteten för Smacool är fortfarande lägre än för konventionell luftkonditionering, även om syftet är att slå energieffektiviteten för A/C. Hur som helst fortsätter framstegen. Ett team under ledning av Hong Kong -forskare skapade nyligen ett A/C -alternativ som uppnådde en kylkraft på 1 284W – första gången en elastokalorisk anordning överträffade 1 000W -märket. En innovation var att använda grafen-nanofluid snarare än destillerat vatten för att överföra värmen. Dessutom, säger Rasmussen, är fast tillståndsanordningar i allmänhet ännu inte lika kraftfulla som konventionell luftkonditionering av ångkomprimering. Men hon förväntar sig prestandaförbättringar över tid. Hon förväntar sig också förbättringar av överkomliga priser. So far solid-state cooling has mainly been deployed in wealthy countries.A key question, Ms Rasmussen says, is ”Can these technologies scale up to where they could be affordable for those who need it the most and where the greatest demand for cooling is coming from?”More Technology of Business