ACの代替品? 科学者は部屋を冷やすための古い技術をテストします

WSU

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冷却は重要です。 特に乾燥した多湿な気候では。 しかし、私たちの家庭、オフィス、車のエアコンは年間約 19 億 5,000 万トンの二酸化炭素を排出しており、これは世界の温室効果ガス排出量の 3.94% に相当します。

持続可能な解決策とエアコンの代替品を見つけるために、ワシントン州立大学 (WSU) の研究者たちは、60 平方フィートのチャンバーを使って古代の冷却方法をテストしています。

「特に気候が暑くなるにつれて、建物における冷房の需要が高まっています」とWSU設計建設学部助教授のアル・ハサウィ氏はプレスリリースで述べた。 「機械システムを導入する可能性はありますが、機械システムに頼る前に、まず建物を冷却するにはどうすればよいでしょうか?」

研究者らは電気を使用しているのではなく、風力塔を使って水を蒸発させて温度を下げる受動的システムを使用している。

巨大な船舶コンテナに非常によく似たこのテストチャンバーは、蓄電池を備えた太陽光発電で動作し、グリッド電力を必要としません。 システムの冷却効果をテストするために、チャンバーを華氏 125 ～ 130 度 (摂氏 52 ～ 54 度) の温度に加熱できます。

パッシブダウンドラフト冷却システムは、アリゾナ州フェニックスの高温で乾燥した条件下でテストされました。

「極限状態をシミュレートすることができます」とアル・ハサウィ氏は語った。 「小規模なモデルを使用すると、大規模なプロトタイプの構築を待つよりもはるかに迅速なテストを実行して、より早く結果を得ることができます。」

それは憂慮すべき問題だ。 エアコンによる年間 19 億 5,000 万トンの二酸化炭素排出量のうち、5 億 3,100 万トンは温度制御に費やされるエネルギー、5 億 9,900 万トンは湿気の除去に消費されます。

「世界人口の増加に伴い、今後数年間で多くの新規建設が行われ、その多くは発展途上国で行われるだろう」とアル・ハサウィ氏は語った。

「したがって、これまでと同じように建設し、冷却需要を満たすために機械システムに依存し続ける場合、それは問題になるでしょう。 特に世界の暑い地域での人口増加に伴い、さらに多くの空調設備が必要になるだろう」と彼は付け加えた。

パッシブ冷却システムの起源は、紀元前 2500 年頃の古代エジプトにまで遡ります。 冷却に使用される戦略には、風力塔を使用して風を捉えることが含まれます。 暑い地域では水分が蒸発し、空気が冷やされます。 冷やされた空気は重くなり、重力によって下の居住空間に沈みます。

「これは古い技術ですが、これらのシステムの性能と冷却能力を向上させるために、新しい技術と既存の技術を組み合わせて革新して使用する試みが行われてきました」と彼は言いました。 「だからこそ、このような研究が本当に役立つのです」と彼は言う。 「どうすれば建物の設計に取り組み、これらのより古代の戦略を復活させ、それらを現代の建物建設に組み込むことができるでしょうか? テストチャンバーはこれを行うためのプラットフォームになります。」

研究者らは、地球の高温化が進むにつれて、AC がこれらの受動的システム設計に置き換わることを期待しています。

この研究は『Energies』誌に掲載された。

研究概要:

アクティブ機械空間冷却のエネルギー需要は、2050 年までに 2 倍になると予測されています。パッシブ冷却システムの普及により、需要の削減に役立ちます。 しかし、これらのシステムの認知度は依然として低く、費用対効果が高く利用しやすい性能評価方法が不足しているため、この分野のイノベーションは制限されています。 この文書では、手頃な価格の内蔵型環境試験チャンバーの設計、構築、および試運転について報告します。 この新しいチャンバーは、高温で乾燥した地域で一般的なさまざまな屋外条件を再現し、縮小スケールのプロトタイプの年間テストを可能にします。 校正テストのデータが報告されており、チャンバー内でテストされた縮小スケールのプロトタイプを以前のフルスケール テストのデータセットと比較した場合、蒸発効率に有意な差がないことが示されています。 95% 信頼区間の独立サンプル両側 t 検定を使用して結果を分析すると、p 値は 0.75 でした。 縮小スケールのプロトタイプとフルスケールのプロトタイプで測定された出口空気速度はある程度異なりましたが（二乗平均平方根誤差は 0.45 m/s）、それでも、最大風速と方向の急速な変化によって生じた誤差により、結果は同等であるとみなされました。規模。 将来のチャンバーの変更により、2 つのスケールから収集されたデータ間の不整合が修正され、テスト中に観察されるチャンバーの相対湿度レベルの上昇が防止されます。