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地表热量太多?斯坦福研发的辐射源可将热量排入太空
2016-12-22 08:58:48   来源:科学网
内容摘要
美国斯坦福达的学生研发出了一种新的辐射源,设计这种设备的目的是使其排放的热量比吸收的热量更高,并把热量直接排入太空。
    未来,空调将不再是温室气体的制造者之一,因为美国科学家的新发明可将热量直接排入太空。    物理学家利用放射性冷却过程将地球表面的热量排入太空,从而实现了达到记录水平的降温。    美国斯坦福达学生Zhen Chen及同事将热辐射源的温度比周围的空气温度降低了42.2℃。该设备的设计目的是使其排放的热量比吸收的热量更高。地表热量太多?斯坦福研发的辐射源可将热量排入太空 亿万先生        “为了实现高性能冷却,其关键是将你希望冷却的物体与外层空间相联系,并使其与周围环境相分离。”Chen说。研究人员将带辐射源放置在真空室内,使其与周围大气隔绝,并切断了来自传导或对流的任何热量,因为这些会导致辐射源温度升高。来自辐射源的热量从真空室顶部特殊设计的窗户上辐射而出,然后被导向空中。    地球大气层能让8-13毫米的热辐射波段穿过它进入外太空,但大多数物体以不同波长释放热量。这台斯坦福辐射源经过特别设计,如此一来它释放的大部分热量位于这一阈值内,这意味着在天气晴朗的日子里,它可以直接进入太空,而非被大气层弹回。    在将空气泵出真空室的半小时内,该散热器的温度剧减40℃,低于周围的空气。在接下来的24小时内,它比空气温度平均降低37℃。当暴露在太阳温度达到最高峰的时候,其温度降低达到最高值42.2℃。此前的辐射冷却尝试最大程度地使温度降低20℃,除非辐射源位于更高的海拔或是低湿度的情况下。
☆空调让地球升温:如何用数据解决悖论☆    2016年7月21日,世界气象组织在日内瓦总部发表通报称,全球气温连续14个月创下新高,2016年很可能会成为自1880年有记录以来最热的年份。
  1928年,世界上第一台家用空调安装在了当时全美国最高建筑、21层的德州梅兰大厦上。这之后,空调逐渐进入城市的每一幢建筑,当中央空调开始普及的时候,空调几乎就和城市的建筑物一体化了。  空调让地球升温  在无数空调风机的旋转声音中,一个个的房间凉爽下来了。但又正因为空调带来的温室气体排放,热浪弥散在建筑物的四周和地球的表面,我们周围的平均温度都上升了。  空调没有让世界变冷,这是一个悖论!事实是,空调让地球更热了。城市的建筑群已经和工业、交通并列成为了导致天气变热的三大主要原因。其背后的数据令人惊讶:据联合国环境规划署报告,建筑排放占全球年温室气体排放的30%。在美国,商业和工业建筑的温室气体排放量占了总量的45%。  目前城市建筑所消耗的能源中,大约有30%是被浪费的,其中空调是主因。而美国的另一组研究数据则表明,美国如果能减少10%的建筑物排放,就相当于减少4900万行驶车辆的排放量,请注意,整个上海的汽车保有量,才不过330万辆。  就像我们离不开汽车一样,现代的人类也无法抛弃空调。当下唯一的选择,就是更聪明地使用空调。换句话说,我们必须提高管理水平,减少能源浪费和建筑物温室气体的排放。地表热量太多?斯坦福研发的辐射源可将热量排入太空 亿万先生      传感器让建筑更聪明  方法就是基于大数据的智能管理,我们需要传感器。未来,在建筑物的每一个重要的部位都会出现传感器。  传感器会将房间的各种状态实时传送到大楼的控制中心,大量的信息将被收集传送到云端,无论是商用空间还是公寓,每一个重要部位的状况,哪里发生了错误或问题,都可以立刻显示在管理人员的屏幕上。工程师不仅可以通过电脑监控一幢建筑的空调情况,相关信息还可以通过手机查看。  除了工程师,业主也可以通过自己增加传感器和创建新的应用程序来收集不同类型的数据,不仅可以收集到有关能源使用的信息,业主还可以获得系统发出的如何节能的建议。  有了数据和自动化控制的系统,节约能源其实非常容易。例如,你需要在早上3点也把空调开在22℃吗?当一个办公室只有几个人加班时,需要开一整层楼的灯吗?你离开时忘记关灯和空调怎么办?这些问题都可以通过自动化系统解决。系统还可以自动识别无人房间,向你的手机发出通知,询问你是否需要关闭空调,或者自动帮你关掉。  又例如,一台水冷器其实可以关闭20分钟甚至几个小时,或者温度可以再上调几度。某个房间耗能过大可能是因为空调温度太低,那什么温度最合适呢?大堂里的灯什么时间可以暗一点?这些调整看似细小,但聚集起来将大幅减少能耗。  据报道,谷歌的数据中心已经开始使用神经网络算法来预测用电量的变化,从而达到减少能耗的目的。该神经网络研究的因素包括了服务器总负载,水泵、冷却塔、冷水机组、干式冷却器、运行中的冷水注水泵数量,冷却塔水温、湿球温度、户外湿度、风速、风向等等因素。其基本的思路还是传感器,通过部署成千上万个数据点来收集数据中心内基础设施的用电信息,控制风扇和散热系统。  类似的技术将在未来十年走进我们身边的普通建筑。芝加哥有一座老建筑,John Hancock中心,它建于1969年,已经50多岁了,却历久弥新,在节能减排领域走在前列。在它们最新应用的自动化系统中,不仅在供暖和空调系统中都安装了传感器,监控还可以扩展到每一盏灯、每一座风扇和每一台电梯。  在阿里巴巴的西溪园区,有七座大楼,每一座都有几千人在里面办公,一个大厅就可能上千平方米,几百个工位依次排开,阿里巴巴已经开发了一个应用,晚上加班的时候,每个人可以只打开自己头顶的那一盏灯。  这就是未来商业建筑的样子。在这里,每个人都可以从任何地方通过手机访问云端的数据,并更改建筑内的能量设置,如果那里没有人,那智能中控器就会接管,自动调整设置,把能耗降到最低。
☆美出台多项节能新政 空调节能方案可降6000万吨排放☆   美国能源部近日公布了最新的节能规定,其中包括商用空调的节能标准。借助这一揽子行动,美国能够在2030年前实现削减近3亿吨的二氧化碳排放,并为消费者节省逾100亿美元的能源开支。 
  白宫方面认为,这一规定将有助于减少商业和工业建筑的能耗。空调节能方案可减少超过6000万吨的二氧化碳排放,且节能效果在能源部迄今为止推出的各项措施中最为理想。
地表热量太多?斯坦福研发的辐射源可将热量排入太空 亿万先生      借助这一揽子行动,美国能够在2030年前实现削减近3亿吨的二氧化碳排放,并为消费者节省逾100亿美元的能源开支。  能源部还表示,将对美军人员进行培训,以实现在军事基地安装太阳能面板。  美国农业部则称将在农村地区的540个可再生能源以及节能项目上投资6800万美元。  此外,美国住房与城市发展部已做出决定,各州以及社区的贷款担保基金可以用于太阳能以及节能项目。
☆办公室空调也“性别歧视”?☆    办公室空调有性别歧视?据英国媒体报道,荷兰马斯特里赫特大学最近发布的研究发现,全球大部分办公室的空调系统温度设定基于普通中年男性新陈代谢率,大都维持在22℃左右,对于女性来说太冷了。重新设定空调标准,不仅可让员工更舒适,还可减少碳排放。
地表热量太多?斯坦福研发的辐射源可将热量排入太空 亿万先生        标准50年不变    即使是炎炎夏日,走进开着空调的办公室时,人们往往会发现,在办公室内工作的女性仍穿着各种长袖外套。这是一种普遍却容易被忽视的现象。最近有科学家对此现象作出了解释,称办公地点对于女性来说太冷了。    荷兰马斯特里赫特大学医学中心生物生理学家金马领导的团队在新一期《自然气候变化》期刊发表研究报告指出,现在大多数写字楼的温度自动调节器,都沿用了“20世纪60年代形成的热舒适度模型”,这个模型考虑到了室温、空气速率、衣服隔热等各种因素,使用了范格热舒适公式的一种版本,看似很周到。然而,这一模型却采用了40岁左右的成年男性人体代谢速率作为标准来计算出适宜的工作室温,规定了约22℃的标准工作场所室温,可是这一标准并不符合现今职场情况。    采纳男性的标准作为变量也许反映了当时办公室工作人员的性别比例。但是如今女性已占据了劳动力大军的将近一半。以美国为例,现时女性就业人口的比例高达47%。    男女所需差3℃    金马介绍,女性体型普遍比男性小,而且身体脂肪比例较高,所以新陈代谢率低20%-35%。女性需要一个更温暖的工作环境,适宜的环境温度大约在25℃左右。研究人员以16名从事简单文书工作的女性为测试对象,她们穿T恤和慢跑裤时,理想温度是24.5℃,相比之下男性觉得22℃最舒适。这与过往有研究发现女性适应的温度较男性高3℃相符。    该研究团队称,公布此研究旨在让外界重视男女性新陈代谢差异,望重新定义空调温度标准。 (如需转载,请注明来源自 亿万先生
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