用地熱幫房屋降溫,炎炎夏日也不需要開冷氣

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 17 日 16:57 | 分類 能源科技 follow us in feedly


每到炙熱夏季,人們會許就會開始糾結是否要開冷氣,一來不想增加電費,二來則是不希望幫地球加溫。義大利與土耳其科學家未來說不定可以解決大家的煩惱,最近該團隊透過地熱能,研發全新的再生能源冷卻系統,能有效降溫 42 坪的住宅。

地熱是種可當成基載能源的再生能源,善加利用來自地球內部熔岩的能量,再轉換成電或是用來供暖製冷,當成天然的空調設備。其中地熱發電法是將地底源源不絕的熱量加熱地下水,生成蒸氣後再推動渦輪機旋轉發電,而人們也可以把地底地下泉用來供暖與製冷,讓建築能在無冷氣、暖氣的情況下度過酷夏與嚴冬。

義大利與土耳其聯合團隊的研究中,科學家透過地熱打造出全新的冷卻系統。團隊首先將建築地下深處熱水幫補到蒸氣吸附式冷卻機(vapour absorption chiller,VAC),再利用其中的水吸收劑跟氨冷媒,讓住宅四季皆涼爽。

所謂的 VAC,即是以廢熱、熱源驅動吸附式製冷系統,與現有的冷氣相比,不僅能提高能源效率,還可以用微電的方式產生空調,進一步降低耗電量與碳排放量,而 VAC 就是其中一種熱能驅動製冷循環方法。

為打造出性能優於冷氣的設備,團隊透過能源與㶲分析(Energy and exergy analysis,㶲音同用)來評估 VAC 系統的性能以及適用壓力、溫度與氨濃度等操作方法,希望能提高轉換能量。

根據團隊提供的參數,VAC 最佳操作條件分別是將冷凝器跟蒸發器維持在 30°C 和 2°C,鍋爐則要保持在 90°C,在該數值下效能係數(COP)可達 0.3。其中效能係數為熱泵或是熱幫浦熱於交換過程中的交換效率,數值越高代表消耗電力越小,也更省電。

團隊認為,新型的地熱冷卻系統可滿足面積約 140 平方公尺(大約 42 坪)的住家,雖然前期成本較高,約 3,500 美元(台幣 10 萬元),不過之後就能省下開冷氣的電費,6 年半就可以收回投資成本,還可以大幅降低二氧化碳排放。

近年隨著地熱技術愈加成熟,也有越來越多機構嘗試採用地熱來個老宅翻新,像是美國紐約近 140 年歷史的聖派翠克大教堂(St. Patrick’s Cathedral)也用地熱取代舊有的供暖與冷卻系統,皇后植物園、布魯克林兒童博物館、布朗克斯動物園獅子園區、羅斯福島的科技園區都是一例。

透過地熱能,我們在氣候攀升、熱浪來襲時,將不用再依賴冷氣,與此同時也能省下巨額冷氣費。

(首圖為示意圖,來源:shutterstock)

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