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將空調散發的余熱進行再利用，一方面達到空調熱氣的“零排放”，降低環境溫度，另一方面還可節約大量熱能。日前，上海高一女生陳菲發明的“高效空調熱水器”榮獲了“世界杰出青年發明金獎”。
由于空調散熱對環境溫度有較大影響，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境帶來了沉重壓力。
“由于空調散熱會對環境產生負面影響，出于好奇心，我一直在想空調散發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”，發現問題后，陳菲積極參與到有關模型制造、論文撰寫、數據測試等工作，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。
既降低環境溫度還節約熱能
黃曾新說，這一新發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，降低環境溫度，還可節約大量熱能。
空調除了在夏天制冷外，冬天制熱怎么辦？新發明的另一優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。
新發明能否緩解“全球變暖”
“節能降耗”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，以緩解對環境的破壞。
陳菲憑借“高效空調熱水器”的成功研發，獲得世界發明家聯合會主席法拉格·穆薩(Vedres)在上海為其頒發的“世界杰出青年發明金獎”。據了解，“世界杰出青年發明金獎”獲得者每年由世界發明家聯合會在全球青年范圍內選拔。此前，這一發明在今年9月份舉行的第十七屆中國發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，降低環境壓力，又可節省電能，達到節能降耗的目的。
他介紹，如果對全世界現有的空調加以改造，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，全球至少每年可節約幾十億度電，可節約的煤資源將非常可觀。更重要的是，這一新發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，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而變成現實，那么進一步緩解全球變暖、減輕環境污染將變成現實。”黃曾新說。 |