随着全球气温逐年攀升,2022年夏季成为欧洲和中国史上最热的季节,极端高温不仅威胁着人类健康,还加剧了住宅、商业、公共设施及工业空间的冷却压力。据国际能源署(IEA)分析师约翰·杜拉克指出,在2018年北京的热浪期间,高达50%的电力消耗用于空调系统。作为全球最大的空调市场,中国2019年的空调销售量达到了惊人的2.14亿台。预计到2050年,全球室内空调数量将激增,总数将达到约45亿台,几乎与今天的智能手机普及程度相当。
面对如此庞大的市场需求与能源消耗,英国赫尔大学的中国学者领军研究团队提出了创新解决方案,旨在将能效系数提升140%,并大幅削减50%至80%的电力消耗。这一成就不仅对环境保护意义重大,还能显著降低能源成本。
赫尔大学可持续能源技术中心(CSET)致力于探索并应用低碳建筑环境供暖与制冷技术,以实现更可持续的未来。中心由赵旭东教授于2019年创立,旨在研发并实施低碳方法,以满足建筑领域的冷却需求。赵教授带领一支专业团队,建立了全球合作网络,加速了这一研究进程。
CSET的研究重点之一在于优化数据中心使用的大型工业计算机的冷却系统。通过与广东工业大学的王璋元博士合作,团队成功研发出一项创新技术,利用循环系统回收数据处理设备产生的废热,显著减轻了冷却负荷,降低了常规空调的需求。此外,回收的热量可用于建筑内其他区域的加热,实现了能效系数高达140%,并节省了50%至80%的电力消耗。
赵教授及其团队还领导了一个跨国项目,与中国及欧盟合作伙伴共同开发了一种新型的中央空调系统,其四大创新包括波纹传热片、高水分扩散材料、间歇供水方案及优化风扇设计。这种系统在应用于数据处理领域时,能效系数可达52.5,处于世界领先水平。
针对当前空调系统普遍存在的能源效率低、成本高的问题,CSET团队推出了一种高性能露点空调技术,采用复合热质交换器、高性能纤维作为湿介质,并实施间歇供水运行方案,实现52.5的能效系数。相较于传统机械蒸汽压缩系统,新系统能效提升了120%-180%,电耗降低了50%-70%,为实现近零碳排放提供了可能。
CSET的创新冷却系统已在赫尔大学、赫尔Aura创新中心以及赫尔市议会运营的民用建筑中得到实际应用。尤其在应用于数据中心后,能耗降低80%的效果显著。随着技术的商业化进程加快,这一解决方案正吸引着政府与工业界的广泛关注。
面对2030年前实现二氧化碳排放峰值、碳强度较2005年水平降低65%以上的国际气候承诺,赵教授及其团队开发的技术为减少碳足迹提供了一条可行路径。这一绿色冷却解决方案不仅有助于应对全球变暖挑战,还能在不牺牲机器性能的前提下,保障人类生活环境的舒适度。