البحث عن طرق لتحسين كفاءة الطاقة لأنظمة التبريد والحد من الانبعاثات

مع ارتفاع الطلب على مكيفات الهواء ، يبحث العلماء عن طرق لتحسين كفاءة الطاقة لأنظمة التبريد والحد من الانبعاثات الضارة التي تسرع من ظاهرة الاحتباس الحراري.

يركز الابتكار على ثلاث جبهات رئيسية، مع قدر كبير من الاهتمام باستهلاك الطاقة، تمثل وحدات تكييف الهواء نسبة كبيرة ضمن استهلاك الطاقة، أدت العديد من الاختراقات بالفعل إلى خفض استهلاك الطاقة بمقدار النصف منذ عام 1990.

الأكثر تأثيرًا كان ما يسمى بتقنية “العاكس” ، والتي تجعل من الممكن تعديل سرعة المحرك بدلاً من تشغيله بنسبة 100 بالمائة بشكل مستمر.

تشمل الميزات الجديدة الأخرى التهوية التي يتم التحكم فيها حسب الطلب (DCV) ، والتي تعتمد على أجهزة استشعار لتحديد عدد الأشخاص في المبنى وضبط تدفقات الهواء.

مبردات مختلفة

مجال رئيسي آخر هو البحث عن بدائل لغازات التبريد المستخدمة في معظم وحدات التكييف المركّبة التي يبلغ عددها ما يقرب من ملياري وحدة ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

لعقود من الزمان ، كانت مكيفات الهواء تعمل بشكل حصري تقريبًا على غازات الكلوروفلوروكربون (CFC) أو الهيدروكلوروفلوروكربون (HCFC) ، والتي يُعتقد أنها تصل إلى 10000 مرة مثل ثاني أكسيد الكربون من حيث تأثير الاحترار العالمي.

تم حظر مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية بموجب بروتوكول مونتريال منذ عام 1987.

ثم جاءت مركبات الكربون الهيدروفلورية (HFCs) ، والتي من المقرر الآن التخلص منها بحلول عام 2050.

تستخدم المصانع والمباني التجارية بالفعل غازات أخرى ، مثل الأمونيا – التي ليس لها تأثير على غازات الاحتباس الحراري – وكذلك الهيدروكربونات ، وخاصة البروبان ، التي تقل انبعاثاتها عن غاز الميثان.

قال أنكيت كالانكي ، مدير في معهد روكي ماونتن.

وأضاف أن ميزات الأمان الإلزامية تؤدي إلى “مستوى من التطور” مع “علاوة سعرية تضاف إلى الوحدات نفسها”.

“ويميل سوق تكييف الهواء المنزلي إلى التوجه نحو المنتجات الأقل تكلفة أولاً ، ثم المنتجات الأعلى كفاءة.”

يحاول البعض أن يصبحوا بلا غاز ، مثل Pascal Technology ، وهي شركة ناشئة في كامبريدج ، ماساتشوستس ، تعمل على آلية للحفاظ على المبردات في حالة صلبة ، وتجنب أي تفريغ.

جيل جديد

تركز الابتكارات الأخرى على المنتجات التي تتجاوز الضغط ، وهي عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة في تكييف الهواء لم تتغير كثيرًا منذ اختراعها في عام 1902.

قامت مجموعات منفصلة من العلماء في جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) ومعهد Wyss في جامعة هارفارد ، على التوالي ، ببناء مكيفات هواء تستخدم الماء لتبريد الهواء.

قام معهد Wyss بالفعل بعمل نماذج أولية بناءً على نموذج cSNAP الخاص به ، والذي يعمل على ربع الكهرباء المستخدمة في عملية الضغط التقليدية.

الجهاز مبني جزئيًا بألواح خزفية مصنوعة في إسبانيا.

تستخدم شركة بلو فرونتير الناشئة ، التي تعتبر بيل جيتس مستثمرًا ، محلول الملح الذي يلتقط رطوبة الهواء ، ثم يبرده من خلال ملامسته للماء.

يتيح الحل أيضًا إمكانية تخزين الطاقة ، “لذلك لا يتعين عليك التعامل مع حدود سعة البنية التحتية” ، كما قال دانييل بيتس ، الرئيس التنفيذي لشركة Blue Frontier.

تخطط الشركة الناشئة التي تتخذ من فلوريدا مقراً لها لتأجير وحدات التكييف الخاصة بها لأصحاب المباني التجارية مقابل رسوم اشتراك ، واسترداد استثماراتها من مدخرات الكهرباء.

عادة ، يعترف بيتس ، “لا يرى أصحاب المباني قيمة امتلاك معدات ذات كفاءة أعلى ، باستثناء التسويق.”

“نتخلص من عبء تمويل المعدات عالية الكفاءة ، لأننا نقوم بذلك كخدمة اشتراك.”

كان ابتكار تكييف الهواء أبطأ في معالجة المشكلة الرئيسية الثالثة المتعلقة بالوحدات التقليدية ، وهي تصريف الهواء الساخن خارج المباني.

أحد الخيارات القليلة المتاحة هو مضخات الحرارة الجوفية ، والتي تستخدم شبكة من الأنابيب المدفونة التي تنقل درجات حرارة أكثر برودة من تحت الأرض ، ولا تطلق الهواء الدافئ.