德國科學家用鎳鈦合金開發未來空調原型,不需冷媒且加熱冷卻更有效率

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 14 日 20:23 | 分類 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly

德國薩爾蘭大學(Saarland University)研究團隊開發出一種加熱 / 冷卻系統的原型,透過對鎳鈦合金線束加壓和放鬆的控制,便能夠以熱泵(Heat Pump)2 倍的效率或空調 3 倍的效率來加熱、冷卻空氣,由於過程中並不需要用到冷媒,使用上並不會對環境造成負擔。

一些金屬合金具有被稱為「形狀記憶」(shape-memory)的特殊性質,變形後在一定條件下便能回復原始形狀,而鎳鈦合金便是這種記憶合金之一,這種金屬在彎曲變形時會吸收大量的熱量,接著在條件足以恢復正常形狀時釋放出熱量,兩者間的溫度差異可以高達 20°C。

研究團隊便是利用了鎳鈦合金的特性設計出這款加熱 / 冷卻系統的原型「Q」。系統的概念非常簡單,鎳鈦合金的線束被放入同心圓柱內,透過巧妙的設計,線束在通過一側時彎曲變形,並會開始從空氣中吸收熱量並將其儲存,而在旋轉至另一側時,周遭條件會讓線束得以回覆原狀,並將熱量「放置」給另一側。

空氣會在獨立的兩側吹拂過合金線束,其中一側空氣會被加熱,而另一側空氣則會被冷卻,使得 Q 裝置可以作為熱泵或空調來運作。

團隊一直在測試這種裝置,來找出合金線的最大載荷、轉速以及線束中該綑綁的合金線數量,才能在給定的能量下創造出可能的最大熱度差異,而結果也令團隊非常感到興奮。據估計,系統的加熱冷卻功率比系統運作所需的機械功率高出近 30 倍,這也使新系統能以熱泵 2 倍、空調 3 倍的效率來加熱冷卻空氣。

薩爾蘭大學智慧金屬主席 Stefan Seelecke 表示,由於新技術的傳熱機制並不使用液體或蒸汽,空調系統中的空氣可以直接冷卻而無需中間換熱器,人們也不必使用無洩漏的高壓管道,因此也不會對氣候造成危害。

當然,鎳鈦合金逆循環空調可以持續多久還有待證明,但這看起來確實是一項令人興奮的技術,除了能夠減少加熱冷卻時的能源消耗,不需使用冷媒也意味著不會對氣候造成危害,在讓溫度適宜之餘也能達到環保的成效。

(首圖來源:Saarland University/Oliver Dietze