สมัครตอนนี้

เข้าสู่ระบบ

ลืมรหัสผ่าน

ลืมรหัสผ่านของคุณ? กรุณากรอกอีเมลของคุณ. คุณจะได้รับลิงค์และจะสร้างรหัสผ่านใหม่ทางอีเมล.

เพิ่มโพสต์

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อเพิ่มโพสต์ .

เพิ่มคำถาม

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อถามคำถาม.

เข้าสู่ระบบ

สมัครตอนนี้

ยินดีต้อนรับสู่ Scholarsark.com! การลงทะเบียนของคุณจะอนุญาตให้คุณเข้าถึงโดยใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมของแพลตฟอร์มนี้. สอบถามได้ค่ะ, บริจาคหรือให้คำตอบ, ดูโปรไฟล์ของผู้ใช้รายอื่นและอีกมากมาย. สมัครตอนนี้!

วิธีใหม่ในการระบายความร้อนโดยไม่ต้องใช้พลังงาน: อุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นที่ MIT สามารถให้บริการทำความเย็นสำหรับสถานที่นอกเครือข่ายได้

นักวิจัยของ MIT ได้คิดค้นวิธีใหม่ในการให้ความเย็นในวันที่อากาศร้อนจัด, ใช้วัสดุราคาถูกและไม่ต้องใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล. ระบบพาสซีฟ, ซึ่งสามารถนำไปใช้เสริมระบบทำความเย็นอื่นๆ เพื่อถนอมอาหารและยาในที่ร้อนได้, สถานที่นอกกริด, โดยพื้นฐานแล้วคือร่มกันแดดรุ่นไฮเทค.

อุปกรณ์สองเวอร์ชันที่ออกแบบโดยนักวิจัยของ MIT, ใช้แถบโลหะบังแสงแดดโดยตรง, ถูกสร้างและทดสอบบนหลังคาของอาคาร MIT เพื่อยืนยันว่าสามารถให้ความเย็นต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบได้ดี. ภาพถ่ายโดย ภิกรม ​​บาเทีย

ระบบปล่อยความร้อนออกมาในช่วงแสงอินฟราเรดช่วงกลางที่สามารถส่องผ่านชั้นบรรยากาศได้โดยตรงและแผ่ออกไปในความเย็นของอวกาศรอบนอก, เจาะผ่านก๊าซที่ทำหน้าที่เหมือนเรือนกระจก. เพื่อป้องกันความร้อนจากแสงแดดโดยตรง, แถบโลหะเล็กๆ ที่ห้อยอยู่เหนืออุปกรณ์จะบังแสงแดดโดยตรง.

มีการอธิบายระบบใหม่นี้ในวารสารสัปดาห์นี้ การสื่อสารธรรมชาติ ในบทความของนักวิทยาศาสตร์การวิจัย Bikram Bhatia, นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Arny Leroy, ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและหัวหน้าแผนก Evelyn Wang, ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ Marin Soljačić, และอีกหกคนที่ MIT.

ในทางทฤษฎี, ระบบที่พวกเขาออกแบบสามารถให้ความเย็นได้มากที่สุด 20 องศาเซลเซียส (36 องศาฟาเรนไฮต์) ต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อมในสถานที่เช่นบอสตัน, นักวิจัยกล่าวว่า. จนถึงตอนนี้, ในการทดสอบการพิสูจน์แนวคิดเบื้องต้น, พวกเขาได้บรรลุถึงความเย็นลงแล้ว 6 ค (เกี่ยวกับ 11 F). สำหรับการใช้งานที่ต้องการความเย็นมากยิ่งขึ้น, ส่วนที่เหลือสามารถทำได้ผ่านระบบทำความเย็นแบบธรรมดาหรือการระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริก.

กลุ่มอื่นๆ ได้พยายามที่จะออกแบบระบบทำความเย็นแบบพาสซีฟที่แผ่ความร้อนออกมาในรูปของแสงความยาวคลื่นอินฟราเรดกลาง, แต่ระบบเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากอุปกรณ์โฟโตนิกที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมที่ซับซ้อน ซึ่งอาจมีราคาแพงในการผลิตและไม่พร้อมใช้งานอย่างแพร่หลาย, นักวิจัยกล่าวว่า. อุปกรณ์เหล่านี้มีความซับซ้อนเนื่องจากได้รับการออกแบบให้สะท้อนความยาวคลื่นทั้งหมดของแสงแดดได้เกือบจะสมบูรณ์แบบ, และจะปล่อยรังสีออกมาเฉพาะในช่วงอินฟราเรดกลางเท่านั้น, ส่วนใหญ่. การผสมผสานระหว่างการสะท้อนกลับและการแผ่รังสีแบบเลือกนั้นต้องใช้วัสดุหลายชั้นที่ควบคุมความหนาของชั้นด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร.

แต่ปรากฎว่าการเลือกสรรที่คล้ายคลึงกันสามารถทำได้โดยการปิดกั้นแสงแดดโดยตรงด้วยแถบแคบ ๆ ที่วางอยู่ในมุมที่เหมาะสมเพื่อปกปิดเส้นทางของดวงอาทิตย์ที่พาดผ่านท้องฟ้า, ไม่ต้องมีการติดตามโดยอุปกรณ์. แล้ว, อุปกรณ์ง่ายๆ ที่สร้างจากการผสมผสานระหว่างฟิล์มพลาสติกราคาไม่แพง, อลูมิเนียมขัดเงา, สีขาว, และฉนวนสามารถทำให้เกิดการปล่อยความร้อนที่จำเป็นผ่านรังสีอินฟราเรดระดับกลาง, ซึ่งเป็นวิธีที่วัตถุธรรมชาติส่วนใหญ่เย็นตัวลง, พร้อมป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ถูกความร้อนจากแสงแดดโดยตรง. ในความเป็นจริง, ระบบระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีอย่างง่ายถูกนำมาใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณเพื่อให้เกิดความเย็นในเวลากลางคืน; ปัญหาคือระบบดังกล่าวไม่ทำงานในเวลากลางวันเพราะอย่างน้อยก็มีผลต่อความร้อนของแสงแดด 10 แข็งแกร่งกว่าเอฟเฟกต์ความเย็นสูงสุดที่ทำได้หลายเท่า.

แต่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์เดินทางเป็นเส้นตรงและถูกบังไว้อย่างง่ายดายตามที่เราสัมผัส, ตัวอย่างเช่น, ด้วยการก้าวเข้าไปใต้ร่มไม้ในวันที่อากาศร้อนอบอ้าว. โดยแรเงาตัวเครื่องโดยกางร่มเป็นหลัก, และเสริมด้วยฉนวนรอบๆ อุปกรณ์เพื่อป้องกันอุณหภูมิอากาศโดยรอบ, นักวิจัยทำให้การทำความเย็นแบบพาสซีฟมีประสิทธิภาพมากขึ้น.

“เราสร้างการตั้งค่าและทำการทดลองกลางแจ้งบนชั้นดาดฟ้าของ MIT,“บาเทียกล่าว. “มันทำโดยใช้วัสดุที่เรียบง่ายมาก” และแสดงให้เห็นประสิทธิภาพของระบบอย่างชัดเจน.

“มันเป็นเรื่องง่ายที่หลอกลวง,” วังกล่าว. “By having a separate shade and an emitter to the atmosphere — two separate components that can be relatively low-cost — the system doesn’t require a special ability to emit and absorb selectively. เรากำลังใช้การเลือกเชิงมุมเพื่อปิดกั้นแสงแดดโดยตรง, ในขณะที่เรายังคงปล่อยความยาวคลื่นที่พาความร้อนขึ้นสู่ท้องฟ้า”

โครงการนี้ “เป็นแรงบันดาลใจให้เราคิดใหม่เกี่ยวกับการใช้ 'ที่บังแดด',’” อี้เฉิน เซิน กล่าว, ผู้ร่วมวิจัยและผู้ร่วมเขียนบทความ. "ในอดีตที่ผ่านมา, ผู้คนต่างคิดจะใช้มันเพื่อลดความร้อนเท่านั้น. แต่ตอนนี้, เรารู้ว่ามีการใช้เฉดสีอย่างชาญฉลาดร่วมกับการกรองแสงที่รองรับหรือไม่, มันสามารถใช้เพื่อทำให้วัตถุเย็นลงได้จริง," เขาพูดว่า.

ปัจจัยหนึ่งที่จำกัดสำหรับระบบคือความชื้นในบรรยากาศ, ลีรอยกล่าว, ซึ่งสามารถปิดกั้นการแผ่รังสีอินฟราเรดผ่านอากาศบางส่วนได้. ในสถานที่เช่นบอสตัน, ใกล้ทะเลและค่อนข้างชื้น, สิ่งนี้จะจำกัดปริมาณการทำความเย็นทั้งหมดที่สามารถทำได้, จำกัดไว้ประมาณนั้น 20 องศาเซลเซียส. แต่ในสภาพแวดล้อมที่แห้งกว่า, เช่นทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา. หรือสภาพแวดล้อมในทะเลทรายหรือแห้งแล้งหลายแห่งทั่วโลก, การทำความเย็นที่ทำได้สูงสุดอาจมากกว่านั้นมาก, เขาชี้ให้เห็น, อาจจะมากเท่ากับ 40 ค (72 F).

ในขณะที่การวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับการทำความเย็นแบบแผ่รังสีมุ่งเน้นไปที่ระบบขนาดใหญ่ที่อาจนำไปใช้กับการทำความเย็นทั้งห้องหรืออาคาร, แนวทางนี้มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้น, วังกล่าว: “สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานในการทำความเย็น, เช่นที่เก็บอาหารหรือวัคซีน” อย่างแท้จริง, ปกป้องวัคซีนและยาอื่นๆ จากการเน่าเสียในที่ร้อน, สภาพเขตร้อนถือเป็นความท้าทายที่สำคัญอย่างต่อเนื่องว่าเทคโนโลยีนี้สามารถอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่จะแก้ไขได้.

แม้ว่าระบบจะไม่เพียงพอที่จะลดอุณหภูมิลงจนถึงระดับที่ต้องการก็ตาม, “อย่างน้อยก็สามารถลดภาระได้” ในระบบทำความเย็นแบบไฟฟ้า, เพื่อให้ความเย็นครั้งสุดท้าย, วังกล่าว.

ระบบนี้อาจมีประโยชน์สำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบรวมศูนย์บางประเภทด้วย, โดยใช้กระจกเพื่อเน้นแสงแดดไปที่เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ. แต่ระบบดังกล่าวอาจมีความร้อนมากเกินไปได้ง่าย และโดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการจัดการระบายความร้อนแบบแอคทีฟด้วยของเหลวและปั๊ม. แทนที่, ด้านหลังของระบบรวมศูนย์ดังกล่าวสามารถติดตั้งกับพื้นผิวเปล่งรังสีอินฟราเรดกลางที่ใช้ในระบบทำความเย็นแบบพาสซีฟ, และสามารถควบคุมความร้อนได้โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงใดๆ.

ขณะที่พวกเขายังคงทำงานเพื่อปรับปรุงระบบต่อไป, ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคือการหาวิธีปรับปรุงฉนวนของอุปกรณ์, เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนจากอากาศโดยรอบมากเกินไป, โดยที่ไม่ปิดกั้นความสามารถในการแผ่ความร้อน. “ความท้าทายหลักคือการหาวัสดุฉนวนที่มีความโปร่งใสด้วยอินฟราเรด,” ลีรอยกล่าว.

ทีมงานได้ยื่นขอรับสิทธิบัตรการประดิษฐ์นี้และหวังว่าจะสามารถเริ่มนำไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงได้ค่อนข้างรวดเร็ว.


แหล่งที่มา: news.mit.edu, โดย David L. แชนด์เลอร์

เกี่ยวกับ มารี

ทิ้งคำตอบไว้