太阳能制冷原理与技术 隔热保温的措施及其原理

诗茵2022-09-17 15:04:14情感2807

眼看酷暑又要到来,空调对于许多人来说,那可是必备的解暑神器。不过看着每个月直线飙升的电费,总觉得有点心疼。为了解决这个难题,英国就推出了一项别出心裁的设计——注水玻璃,它可以像空调一样调节室温,却不需要消耗多少电力。

这么神奇,是不是有点太夸张了?其实注水玻璃从外观上看跟普通玻璃没什么大的区别。但您如果走近了细心观察就会发现,窗户的玻璃之间注满了水。而秘密就藏在窗框之中,在窗户框里隐藏着各种管道,水管把整个玻璃窗连接了起来。同时,地下还设有储水罐,也和窗户相通,因此就构成了一个密封的回路系统,可以让水在其中流动起来。

那么,这种设计为什么能起到降温的作用呢?我们先来看看,为什么夏天待在屋里会感到闷热?这是因为咱们家里的窗户基本对热量是没有抵抗能力的,天一热,屋外的热量全透过窗户跑到屋里来了,屋里可不就热得像个蒸笼一样了吗?

不过注水玻璃可就不一样了。屋外温度高的时候,注水玻璃中的水就会吸收外界传来的热量,当加热到一定温度时,抽水系统就会自动将热水抽出窗外,通过管道将这些热水输送到储水罐中进行冷却,并将之前储蓄罐里的冷水注入进来。通过这样的水回路系统,就能达到不断降温的目的了。

而到了冬季,室外温度降低,储存罐里事先储存的温水就会从水箱中抽回管道,通过墙壁辐射的热量来温暖房间。而且这些温水也可以通过管道进入生活用水的管道,一打开水龙头就有热水,连热水器都省了。可以说这项发明真正让房屋做到了冬暖夏凉。

奇思妙想的研发创意奇思妙想的研发创意

这项发明来自于英国拉夫堡大学的马特亚斯·古泰(Matyas Gutai)博士,他常年致力于这方面的研究。为了这项发明他和他的科研团队可没少吃苦。夏天还好办,虽然气温高蒸发快,但是对玻璃窗里面的水却没有太大的影响。最难的是冬天,由于气温较低,窗户容易结上一层厚厚的冰。窗户都冻得硬邦邦的了,还怎么让屋子里暖和起来呢?

英国虽然不至于冷得跟东北似的,但同样面临这个问题。为此古泰博士做了很多尝试,起初他和他的团队以为阳光和房间里的热量应该可以有助于保持窗户的水不结冰,然而惨遭现实打脸,毕竟在寒冷的冬季,正常条件下,不结冰的窗户几乎是不存在的。

这可让古泰博士伤透了脑筋,而正在头疼的时候,他忽然注意到了一种惰性气体的应用。那就是氩气。氩气是一种无色无味的惰性气体,基本在常温下与其他物质不发生化学反应。工业上经常用来作为保护气体,防止焊接零件被氧化或氮化。于是他灵机一动,在窗户里面再增加一块额外的玻璃板,然后放上密封着氩气的绝缘层,以此来防止水结冰。

水结冰的问题是解决了,注水玻璃总算实现了冬暖夏凉,但是它的使用效果真的就比空调更好吗?

注水玻璃相比空调的优势

可能有人会说了,这用注水玻璃,不也得靠电力来回抽水么,这跟空调有什么区别啊?实际上,通过注水玻璃,能让配备双层玻璃窗的建筑物能耗降低72%,而三层玻璃窗的建筑也能节能61%。省电节能无噪音,应该说是注水玻璃最大的优势。

而且因为是密封系统,所以里面不允许氧气和微生物进入,自然也就不会长有藻类。而且这种注水玻璃不需要百叶窗或遮阳板,隔音效果还好。古泰博士说:“大家一直以为玻璃只能起到建筑物的装饰效果,不过注水玻璃改变了这一切,我们通过玻璃打造了可持续的智慧化建筑。它向我们展示了对于建筑的整体化思考,可以给我们带来更高效的环境。”

当然,要想战胜空调,光靠节能还不够。要知道空调已经走进我们的生活10多年了,经过长期的试验和更新,它不仅能够调节温度,而且安装方便,成本较低。那么,注水玻璃在实际安装时会不会很麻烦呢?

目前看来,还真不太方便。首先先要把注水玻璃的外观部件组装好,让它能成为可以安装的窗户;然后还需要将注水玻璃的面板与加热装置连接,而且最理想的方向是装在南面向阳面上,以便获取太阳光的热量。关键是还需要使用地下管道来加热或冷却玻璃,这些管道需要在基础建筑建造之前铺设,这就给了建筑本身的建造出了一个很大的难题。

这是因为注水玻璃需要一个水回路所形成的空间,并将热量由一个空间转换到另一个空间去。这就需要建筑物留有充足的地下存储空间和管道,目前比较适中的解决方案是利用现有的热泵,与排水管道形成一个空间回路,这样就不用再在建筑内铺设新的管道了。

市场化的广泛推广

由此可见,短期内想要把注水玻璃推向商业化市场也非常困难。古泰博士和他的团队也做了大量的实验。目前已经在很多小型建筑中得到了实际应用。但要想推广到我国,做到大众普及,预计还有很长的一段路要走。这难就难在它的结构复杂度上了。

毕竟欧美等国地广人稀,房屋基本也以二层、三层的小别墅为主,很多人单独就有一个独立的院落,因此在房屋住宅建设的时候就可以事先铺设号管道,以便注水玻璃构成合理的水回路空间。但在中国则不行,一幢楼里少说住着成百上千人,如何建立合理的水循环回路就是摆在建筑工程学上的一大难题。更何况国内许多小区都是有着快五六十年历史的老楼,加装个电梯都得要花个半年六个月的,如果要再为了安装注水玻璃修改内部排水管道回路,简直是劳民伤财。

所以预计在很长的一段时间内,注水玻璃很可能只能用于私人别墅或办公区,更像是富人享乐的产物。当然,我们不能否认这项发明最根本的初衷,是为了让我们健康地享受冬暖夏凉的生活。相信随着技术的不断进步和完善,注水玻璃终将成为智慧化都市建设的一部分,从根本上改变我们现有的住宅环境。

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