用冷管辐射冷却冷却

这实际上并不是空调,这是人们的调理。

冷管示范
冷管演示。

Lea Ruefenacht

北美人习惯于通过流动的空气来取暖或降温。这就是它们被称为HVAC系统的原因:它们把供暖、通风和空调都放在一个方便的系统中。除了在这个流行的时代,把V型、H型和AC型结合起来不太方便。相反,你需要打开窗户或引入新鲜空气,而不是再循环和试图过滤相同的空气。

这就是为什么这种被称为“冷管”的“膜辅助辐射冷却”系统如此有趣的原因。项目副主管亚当Rysanek他是英属哥伦比亚大学建筑与景观学院的环境系统助理教授,在英属哥伦比亚大学的新闻发布会上解释道:

空调通过冷却和脱离我们周围的空气 - 昂贵,而不是特别环保的主张。冷管通过吸收来自人的辐射直接发出的热量而无需冷却通过其皮肤的空气。这实现了大量的节能。

在我们解释该设备的工作原理之前,我们必须做一些关于平均光光灯的一点,在北美有一点理解的主题。正如健康供暖公司的罗伯特·比恩解释的那样这都是关于我们的皮肤和我们的大脑。他引用了安德鲁·马什博士的话:

一平方英寸的皮肤它含有多达4.5米的血管,在回流影响深层体温之前,血管的内容物会被加热或冷却。由此可见,辐射能与热舒适有着密切的关系。

我们的皮肤可以通过蒸发来冷却,而蒸发可以通过流动的空气(这就是风扇工作的原因)来增加,也可以通过辐射来冷却,即将红外能量从温暖的表面直接转移到寒冷的表面。马什博士:

即使与身体没有直接接触,冷热物体仍然会极大地影响我们对温度的感知。这是因为它们发射和吸收辐射能,激活相同的感觉器官传导或对流热。
冷管
冷管。 Eric Teitelbaum等人

来自英哥伦比亚省大学、普林斯顿大学、加州大学伯克利分校和新加坡eth中心的研究人员已经建造了一个面板,在这个面板中,冷水通过管道和毛细管垫泵送,以最大限度地扩大表面积。这没有什么新鲜的;我们展示了光彩照人的天花板是用来冷却的。凝结,没有问题,只要面板上下雨一直高于露点,“需要冷却空气的温度(恒压)以达到100%的相对湿度(RH)”和温度的水在空气中凝结出来。然而,在像新加坡这样炎热潮湿的气候中,露点和环境温度非常接近。

通过面板部分
通过面板部分。 Eric Teitelbaum等人

研究人员所做的不同之处在于,他们在面板前6英寸处放了一层对红外辐射几乎透明的塑料,在底部放了一个干燥剂,以保持盒子内的空气干燥,并消除面板上的冷凝水。这可能以前没人做过,因为这是违反直觉的;在大多数空调系统中,你需要冷凝和除湿,这可以增加皮肤的蒸发,让你更凉爽。但是凝结水需要大量的能量,也就是汽化潜热。通过分离辐射冷却和蒸发冷却,他们节省了所有通过冷凝水吸收的能量,创造了一些有趣的机会。研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表的研究报告中指出:

我们的目标是证明,如果辐射冷却与舒适冷却分开,就可以独立依赖它作为热传导机制来提供舒适…我们的目标是展示它作为一种冷却机制的潜力,它可以独立于对流受限的空气条件运行,并且不需要对空气进行任何机械处理。

普通的北美空调工人会说这太荒谬了,你并没有改变空气的温度或者空间的湿度,这些是他们可以用仪器测量的。但就像罗伯特·比恩一直告诉我们的那样,一切都在我们的头脑中,在我们的感知中。所以你问人们他们的想法和感受。

为了证明我们的系统在常规舒适模式外操作的同时提供舒适性,我们进行了热舒适性研究,调查参与者来衡量热环境的看法。

他们在新加坡建了一个房间,那里的湿度和温度都很高。它的墙壁和天花板上都有辐射板,让55个人坐在外面的阴凉处15分钟来适应正常的环境条件,然后在房间里坐10分钟。当面板关闭时,有18名成员坐在室内,因此他们得到了与室外相同的阴影环境。

在冷管中
在冰冷的管子里。 Eric Teitelbaum等人

结果清楚地表明,它是有效的,那些坐在房间里打开面板的人的满意度要高得多。“在开和关之间有一个可见的分割,这表明这种类型的系统在没有空调的自然通风空间中有增加舒适度的潜力。”

尽管冷水温度很低,但管内的空气温度基本不受影响,在31 - 30℃之间变化,就像在管内测量的那样。这些数据是证据,冷管板对流隔离辐射冷却与对流冷却,大量增加了乘员冷却由于辐射损失对冷水,而不是对流。

热成像也显示了热传递,“随着水温的下降,从一个人到面板的热流增加,尽管空气温度几乎是恒定的(接近皮肤温度),这证实热量主要是通过辐射流失到面板。”

这不是空调,这是人们的空调。

这是一件大事,尤其是对于大房间、礼堂,甚至户外。

如果新鲜空气能够以任意的速度供应,而不消耗或不消耗能量,那么从根本上说,气候调节模式就改变了。此外,冷管数据初步证明,严格的除湿也是不必要的,这可以减少全球潮湿气候地区的大量除湿负荷。

这不是空调;空间内的空气温度和湿度不受影响。这是人条件,直接把热量从空间里的人身上移走。它不会像给整个空间降温那样有效,但它消耗的能量少得多,注意这个房间没有门,它们是无关紧要的。和你调节空气的时候相比,不是对人。

该研究在Covid-19大流行击中之前完成,但他们很快就能实现了含义。亚当Rysanek在新闻稿中引用:

COVID-19大流行让公众意识到,我们的健康对我们在室内呼吸的空气质量是多么敏感。具体来说,我们知道,在这种‘新常态’中,一些最安全的空间是户外空间。”“随着气候变化,空调越来越成为全球必需品而非奢侈品,我们需要准备好替代品,不仅对环境更好,而且对我们的健康更好。”与六个月前相比,打开窗户保持凉爽的想法现在感觉更有价值。

空调的模式已经被大流行病改变了;北美工程师的共识正在转变,变得更像欧洲的方法(被动式房屋),在那里,新鲜空气和通风是一个独立的系统,与供暖或制冷无关。如果北美人最终理解了平均辐射温度的概念和辐射热传导的重要性,这也将改变建筑的设计模式。