Осушители позволяют кондиционерам работать умнее, а не тяжелее

Новые компании изучают способы более эффективного охлаждения домов и предприятий, используя при этом осушители.

Опубликовано

Осушители, удаляющие влагу из воздуха, могут сыграть важную роль в охлаждении наших домов и предприятий в будущем. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. Когда горячий влажный воздух проходит над охлажденной поверхностью, лишняя вода выпадает в осадок, поэтому в кондиционерах и тепловых насосах предусмотрены дренажи.

Человеческое тело ощущает тепло двумя способами. Первый — это фактическая температура воздуха, а второй — относительная влажность воздуха. Мы чувствуем себя более комфортно при температуре 90°F, если относительная влажность составляет 40%, чем если бы она была 90%. Когда влажность высокая, мы склонны снижать температуру наших кондиционеров, чтобы компенсировать это, но это всего лишь означает, что мы используем больше электроэнергии, чем необходимо.

Поскольку в мире становится все жарче, ожидается, что количество электроэнергии, необходимой для удовлетворения спроса на охлаждение, утроится. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2050 году кондиционеры будут потреблять 4000 ТВтч (это не опечатка). Это эквивалентно всей электроэнергии, потребленной Соединенными Штатами в 2022 году.

Сегодня оборудование для кондиционирования воздуха выполняет две функции. Во-первых, он сушит поступающий воздух. Затем он охлаждает этот более сухой воздух. Что, если бы существовал способ разделить эти две функции, чтобы воздух сначала осушался, а затем происходило охлаждение? Несколько новых компаний предлагают сделать именно это, используя материалы, известные как осушители. По их оценкам, это может сократить потребность в электричестве для охлаждения наших домов и предприятий на 50–80 процентов. Эти системы могут охлаждать более эффективно даже в условиях сильной жары и влажности, снижая нагрузку на сеть.

Обычный кондиционер работает за счет использования компрессора для создания давления газа, который позже охлаждается по мере расширения. Этому подходу, называемому сжатием пара, уже более 100 лет, и базовая конструкция не сильно изменилась с момента его изобретения, рассказывает MIT Technology Review Анкит Каланки, менеджер программы безуглеродных зданий в Институте Роки Маунтин. Перекачивание хладагента и его сжатие для вывода тепла наружу требует много энергии, особенно когда температура очень высока.

По словам Каланки, поддержание комфорта в здании во многом связано с поддержанием среды с низкой влажностью, но кондиционеры должны охлаждать воздух, чтобы вытягивать из него влагу. По его словам, без специальной системы борьбы с влажностью здания часто «переохлаждаются», что может привести к огромным энергетическим нагрузкам. Осушители могут помочь снизить потребление энергии, отделив процесс осушения от процесса охлаждения.

Вы знаете те маленькие белые пакетики, которые поставляются в коробках с новыми электронными устройствами, с надписью «Не ешьте это?» Это осушители, которые сохраняют предметы внутри коробки сухими во время транспортировки, но существуют и другие типы осушителей.

Transaera, дочерняя компания Массачусетского технологического института, основанная в 2018 году, разрабатывает гибридную систему, в которой используется тип материала, называемый металлоорганическими каркасами. По словам генерального директора Transaera Сорина Грама, добавление его к обычным кондиционерам может позволить им потреблять на 35% меньше энергии, чем средние модели.

На своем веб-сайте компания сообщает: «Мы используем новый губкообразный материал, который улавливает влагу из атмосферы, позволяя нашему кондиционеру более эффективно охлаждать воздух. Затем мы используем тепло, выделяемое кондиционером, — вместо того, чтобы тратить его впустую — для сушки материала для следующего цикла».

Компания Blue Frontier, базирующаяся в Южной Флориде, придерживается совершенно иного подхода. Его технология охлаждения основана на солевом растворе, который настолько концентрирован, что может вытягивать влагу из воздуха. Сначала поток воздуха проходит через канал и над тонким слоем осушителя, который вытягивает влагу из воздуха. Затем осушенный воздух проходит стадию испарительного охлаждения, в результате чего температура воздуха снижается.

По сути, это работает так же, как пот охлаждает кожу, используя то, что ученые называют теплом испарения. В засушливом климате, таком как Аризона и Нью-Мексико, вместо кондиционеров используются испарительные охладители, поскольку влажность окружающей среды очень низкая. Иногда называемые болотными охладителями, они могут потреблять до 80% меньше электроэнергии, чем обычные кондиционеры.