突破瓶颈！新型暖通技术驱动能效双提升

　　在热力学和传热学领域拥有30多年经验的机械工程师大卫・萨特勒，开发出了一种新型制冷方式。与传统空调系统不同，该方式摒弃了常规的制冷组件及制冷循环，几乎无需用电就能高效运行。在试验工况下，其能效比（COP）可达到40。这一技术对暖通空调系统的节能具有重大意义，有望帮助暖通空调系统摘掉 “耗能大户” 的帽子。

　　新型传热系统的研发，正是为了解决暖通系统中最为突出的低效问题。无需制冷剂、水泵或大量能源输入，性能却能提升高达10倍。

　　未来在构建可持续能源的问题上，有两个关键因素：能源生产与能源需求。尽管大部分注意力都集中在生产更多清洁能源上，但在降低能耗方面同样存在巨大潜力，尤其是暖通空调系统，这类系统仍是全球最大的能源消耗源之一。

　　从全球来看，暖通系统每年耗能约14,000TWh，占全球能耗的12%。根据美国能源署信息（EIA），在美国，暖通系统的能耗占比甚至更高，超过13%。与此同时，对于气候的影响也同样巨大：预估暖通系统每年排放5亿吨二氧化碳，占全球能源相关排放量的10%。

　　随着能源成本不断上涨、电网波动性日益加剧，实现积极可持续性发展目标的压力逐渐增加，越来越多的建筑运营商正重新评估其机械系统的效率。虽然在某些领域，传统意义上的系统升级有助于减少能耗。但一种新的创新浪潮正在将人们的焦点从“如何使用更少的电力运行冷却系统？”转移到“有更好的制冷方式吗？”的基本问题上。

　　一种提升暖通空调能效的新方法　　

　　一项新兴技术或能提供极具吸引力的替代方案。该绿色制冷系统由在热力学和传热学领域拥有30多年经验的机械工程师大卫・萨特勒研发，采用了一种从根本上截然不同的思路。它摒弃了传统暖通空调系统中诸多高能耗组件，取而代之的是一种几乎无需用电即可运行的解决方案。

　　这个系统采用了一种定向的电磁场取代了传统制冷系统的冷凝器或冷却器，萨特勒称之为“力场”，该磁场作用于暖通系统的管道或板件上。它能让热量传递更容易，其作用原理类似空调机组里的制冷剂或冷却塔中的水，但传热速率更高，甚至能达到指数级水平。

　　萨特勒表示“现在，我们的目标是针对空调机组中高耗能的组件进行优化，从而显著提升现有设备的能效”。

　　在试验中，这种绿色空调的能效比（COP）达到了传统空调系统的10倍。从参考数据看，一个典型的商用空调系统运行能效比（COP）为3或4。能效比（COP）达到40意味着在效率方面有了颠覆性的改变。

　　一次高效的制冷系统改造　　

　　重要的是，这并非一种 “拆换式” 的解决方案。该系统旨在改进现有空调系统的框架结构，通过增加一个辅助冷却步骤来释放压缩机的压力，进而提升整个系统的能效。

　　萨特勒解释说：“我们可以完全取代蒸发器，或者只在上游增加我们的系统以分担部分热负荷，不管用哪种方式，它都能显著地减少能耗需求，降低运营成本。”

　　尤其当设备运营商面临水电费用上涨的压力时，这种节能方案的潜力会显得尤为巨大。根据萨特勒所说，把该系统集成到现有的空调系统中能够降低能耗50%或更多，其投资回收期只有三到五年。

　　对于那些以制冷机和冷却塔为主要能耗来源的大型商业园区或场所，比如医院、大学和数据中心，该系统具有更大的潜在价值。以医院为例，由于手术室的循环空气使用受到限制，其冷冻水系统往往需要持续运行，因此对节能方案的需求更为迫切。

　　从宏观层面来看，它所带来的影响不容忽视。仅以美国为例，将暖通空调的能耗降低50%，每年便可减少约1350 TWh的能源消耗，大约相当于1亿个美国家庭的年用电量。从全球来看，类似的减排措施，不仅可以释放约7000 TWh的电能，还能每年减少20至30亿吨的CO₂排放，这减排量甚至超过了印度全年的碳排放量。

　　萨特勒补充道：“此系统的功能不仅限于冷却：通过转换系统极性，还能实现制热。因此，无需分别设置制冷和制热两种设备，只需切换开关，它便能作为热泵机组运行。”

　　无需制冷剂，无需水泵，零排放　

　　正在开发的这个绿色暖通空调系统的优势在于无需使用制冷剂。尽管暖通空调行业已花费数十年时间逐步淘汰R22和HFCs有害物质，但制冷剂的管理仍既昂贵又复杂。这项技术完全避开了这一难题。

　　“制冷剂泄漏，压缩机故障，风机耗电。这些都是低效和易出故障的环节，” 萨特勒表示，“而我们专注于纯粹的热传递，无需水泵，无需压力循环，这就消除了基础设施运维团队日常面临的诸多麻烦。”

　　该系统仅需毫瓦级能量即可启动传热过程，而且由于它不依赖闭合电路或传统机械系统，因此它的电力负荷几乎可以忽略不计。这一特性不仅能进一步提升整栋建筑的能源效率，还能简化达成可持续发展目标的路径。

　　制冷，毫不妥协　　

　　尽管目前的重点完全放在改造应用上，但萨特勒对其长期潜力并不讳言。随着技术的进一步完善，这一技术最终有望取代整套暖通空调系统，彻底摒弃压缩机、冷凝器和制冷剂。

　　目前该团队正在纽约搭建一套全新的全尺寸系统，并计划在得克萨斯农工大学及其他国家实验室进行独立的第三方测试。如果测试数据能够得到验证，不仅会影响绿色建筑设计，还将改变全球乃至更广泛领域的制冷方式，影响极为深远。

　　萨特勒甚至提到该系统在太空领域的应用潜力，他指出，对于电力有限且热控至关重要的航天器、月球基地或火星殖民地而言，这套系统适用性极强。

　　萨特勒总结道“下一场伟大的绿色能源革命，或许并非源于产生更多能源，而是从根本上减少能源的需求量。”