AC의 대안? 과학자들은 방을 식히기 위해 오래된 기술을 테스트합니다.

WSU

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냉각이 중요합니다. 특히 건조하고 습한 기후에서는 더욱 그렇습니다. 그러나 우리 집, 사무실, 자동차의 에어컨은 연간 약 19억 5천만 톤의 이산화탄소를 배출하고 있으며 이는 전 세계 온실가스 배출량의 3.94%에 해당합니다.

AC에 대한 지속 가능한 솔루션과 대안을 찾기 위해 워싱턴 주립 대학(WSU) 연구원들은 60평방피트 규모의 챔버를 사용하여 고대 냉각 방법을 테스트하고 있습니다.

WSU 설계 및 건설 대학의 조교수인 Al-Hassawi는 보도 자료에서 “특히 기후가 더워짐에 따라 건물의 냉각 수요가 점점 더 늘어나고 있습니다.”라고 말했습니다. "기계 시스템이 포함될 수도 있지만, 기계 시스템에 의존하기 전에 어떻게 건물을 냉각할 수 있을까요?"

연구원들은 전기를 사용하지 않고 온도를 낮추기 위해 물 증발을 위해 풍력 타워를 사용하는 수동 시스템을 사용합니다.

거대한 선박 컨테이너와 매우 흡사한 테스트 챔버는 배터리 저장 장치가 있는 태양열로 구동되며 그리드 전력이 필요하지 않습니다. 시스템의 냉각 효과를 테스트하기 위해 챔버를 화씨 125~130도(섭씨 52~54도) 사이의 온도로 가열할 수 있습니다.

패시브 다운드래프트 냉각 시스템은 애리조나 주 피닉스의 덥고 건조한 환경에서 테스트되었습니다.

Al-Hassawi는 "우리는 극한 상황을 시뮬레이션할 수 있습니다."라고 말했습니다. "작은 규모의 모델을 사용하면 대규모 프로토타입 제작을 기다리는 것보다 훨씬 더 빠르게 테스트하고 더 빨리 결과를 얻을 수 있습니다."

고민되는 문제입니다. 에어컨으로 인한 연간 이산화탄소 배출량 19억 5천만 톤 중 5억 3100만 톤은 온도 조절에 사용되는 에너지에서, 5억 9900만 톤은 습기 제거에 사용됩니다.

Al-Hassawi는 “앞으로 세계 인구 증가로 인해 많은 새로운 건설이 일어날 것이며 그 중 많은 부분이 개발도상국에서 이루어질 것입니다.”라고 말했습니다.

“그래서 우리가 예전처럼 건축하고 냉각 수요를 충족하기 위해 기계 시스템에 계속 의존한다면 그것은 문제가 될 것입니다. 특히 세계의 더 더운 지역에서 인구가 증가함에 따라 필요한 에어컨이 훨씬 더 많아질 것입니다.”라고 그는 덧붙였습니다.

수동 냉각 시스템은 기원전 2500년경 고대 이집트로 거슬러 올라갑니다. 냉각에 사용되는 전략에는 풍력 타워를 사용하여 바람을 포착하는 것이 포함됩니다. 더운 지역에서는 수분이 증발하여 공기가 냉각됩니다. 냉각된 공기는 무거워지고 중력에 의해 아래의 생활 공간으로 가라앉습니다.

“이것은 오래된 기술이지만 이러한 시스템의 성능과 냉각 용량을 향상시키기 위해 새로운 기술과 기존 기술을 혼합하여 혁신하고 사용하려는 시도가 있었습니다.”라고 그는 말했습니다. “이것이 바로 이와 같은 연구가 정말로 도움이 될 이유입니다”라고 그는 말했습니다. “건축 설계를 어떻게 다루고, 이러한 고대 전략 중 일부를 부활시키며, 이를 현대 건축 건설에 포함시킬 수 있습니까? 테스트 챔버는 이를 수행하는 플랫폼이 됩니다.”

연구원들은 지구가 계속해서 뜨거워짐에 따라 AC가 이러한 수동 시스템 설계로 대체되기를 바라고 있습니다.

이 연구는 에너지(Energies)지에 게재되었습니다.

연구 개요:

능동형 기계 공간 냉각에 대한 에너지 수요는 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. 수동형 냉각 시스템을 널리 채택하면 수요를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템에 대한 친숙도는 여전히 낮으며 비용 효율적이고 접근 가능한 성능 평가 방법이 부족하여 현장 혁신이 제한됩니다. 이 문서에서는 저렴한 독립형 환경 테스트 챔버의 설계, 구성 및 시운전에 대해 보고합니다. 새로운 챔버는 덥고 건조한 지역에서 흔히 발생하는 다양한 실외 조건을 재현하여 축소된 프로토타입을 연중 내내 테스트할 수 있습니다. 보정 테스트의 데이터가 보고되었으며, 챔버에서 테스트된 축소된 프로토타입을 이전의 전체 규모 테스트의 데이터 세트와 비교할 때 증발 효율에 큰 차이가 없음을 보여줍니다. 95% 신뢰 구간의 독립 표본 양측 t-검정을 사용하여 결과를 분석한 결과 p-값은 0.75로 나타났습니다. 축소된 프로토타입과 실제 크기의 프로토타입에 대해 측정된 출구 공기 속도는 어느 정도 달랐지만(제곱 평균 제곱근 오차는 0.45m/s), 그럼에도 불구하고 풍속과 방향의 급격한 변화로 인해 발생하는 오류로 인해 결과는 비슷한 것으로 간주되었습니다. 규모. 향후 챔버 수정을 통해 두 스케일에서 수집된 데이터 간의 정렬 불량을 수정하고 테스트 중에 챔버의 상대 습도 수준이 증가하는 것을 방지할 것입니다.