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將空調散發(fā)的余熱進行再利用，一方面達到空調熱氣的“零排放”，降低環(huán)境溫度，另一方面還可節(jié)約大量熱能。日前，上海高一女生陳菲發(fā)明的“高效空調熱水器”榮獲了“世界杰出青年發(fā)明金獎”。
由于空調散熱對環(huán)境溫度有較大影響，世界各國目前正限制空調的應用，防止全球溫度變暖。有關專家稱：“高效空調熱水器”很有可能成為解決這一棘手問題的“良方”。
空調余熱進行再利用
眾所周知，空調機的原理簡單地說是通過自身運動來轉移熱量，造成室內外不同的溫差；再加上空調消耗電能運轉時，自身也產生了熱量。全球高樓大廈林立，空調機星羅棋布，大量熱量通過外機向外界散失，它們所產生的溫室效應給全球環(huán)境帶來了沉重壓力。
“由于空調散熱會對環(huán)境產生負面影響，出于好奇心，我一直在想空調散發(fā)的余熱為什么不可以利用呢？”陳菲說，她在科技指導教師黃曾新的指導下，經過長期收集相關資料得知，要想達到節(jié)能降耗、廢熱利用的目的，核心問題在于對空調“冷凝器”的改造。
“一般的空調‘冷凝器’由于設計等原因導致熱能浪費嚴重”，發(fā)現(xiàn)問題后，陳菲積極參與到有關模型制造、論文撰寫、數(shù)據(jù)測試等工作，并經過多次實踐，將空調中的散熱板和吹風機換成了由螺旋狀同軸管組成的“逆向多點平衡熱交換器”，并且在冷凝器中做了一層鋼管，讓制冷器可以大幅降溫，同時讓出水溫度接近沸點，這樣一來，空調余熱的利用范圍被大大提升了起來。
既降低環(huán)境溫度還節(jié)約熱能
黃曾新說，這一新發(fā)明的核心問題是將以往空調加熱采用的“單點平衡熱交換”原理，通過技術創(chuàng)新改換成了“多點平衡熱交換”原理，一方面提高了熱能的使用效率，更能讓空調廢熱利用這一看似不可能達成的愿望成為了可能。
他解釋說，空調在制冷同時會產生許多熱量，目前世界各國普遍采用“單點平衡熱交換”熱泵技術只能將這些余熱加熱到40～60攝氏度，由于水溫不高很難回收利用，這些熱量往往不利用而直接釋放到室外，造成對環(huán)境的影響。
當然，采用“單點平衡熱交換”熱泵技術，如果要提升水溫，就會導致冷凝器冷卻不足，從而造成空調制冷效果下降。而新發(fā)明的“逆向多點平衡熱交換”熱泵技術，可將空調余熱提升至95攝氏度左右，且不影響空調制冷效果，這樣將大大擴展空調廢熱的利用范圍，如烘衣、蒸汽、燒開水等。這樣一來，它不但可使空調余熱達到“零排放”標準，降低環(huán)境溫度，還可節(jié)約大量熱能。
空調除了在夏天制冷外，冬天制熱怎么辦？新發(fā)明的另一優(yōu)勢在于利用新研制的熱泵將周圍熱量集中起來進行制熱，新的熱泵技術產生的熱能是用純電熱轉換法產生的三到四倍，產生的熱能溫度較高，最大的好處在于產生有效熱能的同時還可降低周圍環(huán)境溫度。
但黃曾新坦誠，使用新型熱泵技術制熱也有兩大缺點，一是在冬天熱源不足時電熱效率會降低；二是出水出氣溫度比夏天而言偏低。
新發(fā)明能否緩解“全球變暖”
“節(jié)能降耗”和“全球變暖”已成為當今國際社會共同關注的焦點問題，空調的大量使用，已成為導致全球氣候變暖的主要原因之一。為此，一些國家正鼓勵國民減少對空調的使用頻率，甚至世界范圍內許多專家正苦苦尋找能夠代替空調的綠色降溫新法，以緩解對環(huán)境的破壞。
陳菲憑借“高效空調熱水器”的成功研發(fā)，獲得世界發(fā)明家聯(lián)合會主席法拉格·穆薩(Vedres)在上海為其頒發(fā)的“世界杰出青年發(fā)明金獎”。據(jù)了解，“世界杰出青年發(fā)明金獎”獲得者每年由世界發(fā)明家聯(lián)合會在全球青年范圍內選拔。此前，這一發(fā)明在今年9月份舉行的第十七屆中國發(fā)明展覽會上獲得銀獎。
黃曾新說，法拉格·穆薩日前參觀上海市向明中學時透露，目前，世界范圍內僅有美國、以色列宣布能將空調余熱達到90攝氏度以上，但仍未能達到空調余熱應用階段，而陳菲新研制的項目不僅可以將水溫提高至95攝氏度左右，且具有熱效率高、易于應用推廣等效果。
黃曾新稱，新發(fā)明的意義在于可革除目前通用的“空調外機”，取而代之的新型熱泵產生的熱量可轉換成高溫沸水，儲存于保溫箱中隨時供用戶洗滌、煮飯、烘衣，甚至可供飲用。通過對空調廢熱的利用，可減少室外熱量排放，降低環(huán)境壓力，又可節(jié)省電能，達到節(jié)能降耗的目的。
他介紹，如果對全世界現(xiàn)有的空調加以改造，并研制生產出能充分利用空調余熱的新型空調，將會帶來全球空調界的一場革命，按這樣計算，全球至少每年可節(jié)約幾十億度電，可節(jié)約的煤資源將非�？捎^。更重要的是，這一新發(fā)明將對全球溫度變暖提供一條有效解決途徑。
而新技術的另一大意義在于對熱泵技術的革新，新的熱泵技術可使產生的熱能溫度高，產生的熱能是用純電熱轉換法產生的三至四倍，該技術在工業(yè)烘干領域中可加以推廣應用，其中包括對棉花、布匹、印染、洗衣、糧食、木材、紙張、絲綢、蠶繭、豬鬃、羽絨等大量烘干行業(yè)，甚至包括對煙囪中排放的廢熱回收，“如果這一切因為新技術的研發(fā)而變成現(xiàn)實，那么進一步緩解全球變暖、減輕環(huán)境污染將變成現(xiàn)實�！秉S曾新說。 |