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《开发一种自动太阳能家庭用水冷却系统，采用多级珀尔帖装置》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2018-06-08

  • 在将近半年的时间里，在持续的高达55摄氏度的高温下，人们不得不面对饮用、沐浴和其他一般用途的挑战，有时甚至是无法忍受的热水。使用常规循环制冷来冷却这些水通常会产生巨大的能源消耗，导致电价的飙升，以及与所有相关过程相关的环境污染的间接上升。利用这一时期丰富的太阳能，采用基于热电器件的冷却技术，提出了一种有效的解决方法。所提出的方法是基于“以太阳的热力冷却水”的理念，以环境友好的太阳能源和冷却技术为基础，提供舒适的水。提出了解决方案实际部署的设计和实现策略。利用研制的实验室规模原型进行的实时结果和分析表明，该系统为解决这一长期存在的水问题提供了有效的解决方案，并为进一步研究提供了平台

    ——文章发布于2018年5月17日

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  • 《太阳能保暖衣来了？南开大学研获了一种太阳能恒温衣物，还获得了科技部支持！》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2023-12-21
    • 进入12月中旬，全国突然一秒入冬，光伏人也扛不住这突然的爆冷。不过，近日，南开大学科研团队研发了一项“太阳能”衣物，利用该项技术，可以让穿着者保持恒温，再也不怕严寒！ 太阳能保暖衣，听起来有点科幻，但确实靠谱！该项研究不仅效果突出，还得到了科技部、国家自然科学基金委、天津市科学技术局和南开大学有关项目支持。 简单来说，该项技术利用太阳能电力，在白天的高温情况下降低温度，而在天黑气温骤降之后，又为衣服加热，十分适合昼夜温差极大的恶劣环境。该项技术如果实现产业化，马斯克的火星移民计划又进一步了~ 具体内容如下： 服装在日常生活中调节身体热量以保持身体热舒适度方面起着不可或缺的作用。最常见的情况是在环境温度波动且有时迅速变化的情况下将体温维持在安全范围内，例如从舒适的室内环境（约25°C）走到炎热（>36°C）或寒冷（<15°C）的室外环境。如果没有快速适应这种快速变化的环境温度并降温或升温的能力，人们可能会感到不舒服或生病，甚至可能死亡。更具挑战性的情况是在恶劣环境中将我们的身体保持在舒适的温度范围内（皮肤温度），例如寒冷的极地地区或太空旅行（在阳光下非常热，但在黑暗中非常冷）。因此，能够使人体保持在舒适温度范围内（皮肤温度）的可穿戴调温服装，就像宇航服一样，一直是智能服装系统长期追求但具有挑战性的目标。 事实上，已经开发了许多体温调节系统，这些系统可以大致分为被动和主动系统。被动体温调节系统包括辐射体温调节系统、相变体温调节系统和吸附体温调节系统。然而，大多数由太阳能提供动力并具有自我可持续性的系统只能实现单向体温调节。具有双向体温调节的系统需要提高其效率、响应速度和可调温度范围（皮肤温度）。主动温度调节系统允许人体的快速冷却或加热。一般来说，冷却背心基于冷却剂循环或水/冰流体通道，允许可穿戴温度调节；然而，这些系统需要大型复杂的机械压缩机。虽然已经开发了一些优秀的固态主动温度调节系统，并且可以消除对压缩机和传统液体或蒸汽制冷剂的需求，但它们仍然存在一些实质性的限制。 例如，虽然焦耳效应加热器在温度可控的情况下可以有效地加热，但高功耗和缺乏冷却能力严重限制了它的应用。因此，开发全天候、自供电、双向调温的服装系统，能够快速响应各种复杂或快速的环境温度变化，并使人体保持在舒适的温度范围内，仍然是一个具有挑战性的目标。为了实现所需的可持续性和灵活性以及轻量化，车身的热管理单元必须高效地传递能量，并且具有低能耗。因此，我们选择了最近开发的电热（EC）装置，该装置具有高效、低能耗、双向调温性能和无污染的特点。 研究结果 我们通过集成柔性有机光伏（OPV）模块，直接从阳光和双向电热（EC）设备中获取能量，开发了一种灵活、可持续的个人体温调节服装系统。柔性OPV-EC体温调节服（OETC）可以以快速的体温调节速率将人体的热舒适区从22°-28°C扩展到12.5°-37.6°C。EC装置的低能耗和高效率允许在12小时的阳光能量输入下进行24小时的可控和双模温度调节。该自供电可穿戴式体温调节平台结构简单，设计紧凑，效率高，以阳光为唯一能源，自适应性强。 据介绍，该系统能够根据各种极端复杂的环境温度变化快速响应，通过柔性太阳能器件，将太阳光的能量用于驱动高效的电卡热管理器件，使人体热舒适区从22-28°C扩展到12.5-37.6°C，同时能耗低、效率高，只需12小时的太阳光能量输入，便可实现24小时可控和双模式体温调节，具有很强的自适应能力。 南开大学团队表示：“我们将继续努力，通过研究，进一步优化提升其性能，为绿色能源的更好利用以及提高人类在极地、太空等极端恶劣环境中的生存能力作出更多的贡献。” 据了解，南开大学能实现该项技术，是建立在该团队前期在柔性太阳能、电卡以及热管理等方面取得的已有进展（Science 2018, 361, 1094-1098；Science 2017, 357, 1130-1134），他们设计制备了柔性太阳能电池模块和柔性电卡热管理模块，并将两者有机地集成起来，制成了一种新型的柔性可穿戴的主动性太阳能热管理系统，从而实现了双向主动的人体热管理，使人体在太阳光（高温）下实现降温，在黑暗（低温）中实现保暖，人体可以生活的环境温度区间获得了三倍以上的提升。 同时，这种新型太阳能热管理系统还可以充分发挥有机太阳能电池和电卡热管理器件的柔性特征，将其集成使用于适宜人类穿着的衣物上，既智能又不会影响皮肤的穿着体验。 这种柔性热管理衣物可将人体热舒适区从6K（22-28℃）扩展到25.1K（12.5-37.6℃），实现300%以上的提升，且结构简单、设计紧凑、效率高，仅以太阳光作为唯一能源，适应性极强。 基于前期在有机太阳能和电卡等方面研究的积累，团队开发了高效且具有主动性的双向人体柔性热管理系统。这一管理系统在体温调节领域展现出了潜在的应用前景，但也仍有许多重要科学和技术问题有待解决，比如如何进一步提升能源效率、集成更大规模的服装，需要研发新的更高效率的太阳能材料器件与电卡材料器件，集成的器件结构尚需优化等。 化学学院2021级博士研究生王子源和材料科学与工程学院2021级博士研究生薄轶文为共同第一作者。陈永胜为第一通讯作者，马儒军、刘永胜为共同通讯作者，南开大学化学学院为第一单位。
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  • 《小型住宅太阳能加热和冷却系统的能量平衡和生命周期评估，配备有吸附冷却装置》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2017-10-15
    • 用于空间供热和制冷的太阳能加热和冷却系统正在经历一种日益增长的趋势和兴趣。然而，小型/中型装置的实际能源和环境性能并没有明显的可预见。摘要本文对不同欧洲气候条件下的吸附冷却系统进行了分析。太阳能系统在TRNSYS进行了模拟，并与传统的使用蒸汽压缩装置的系统进行了比较。研究结果已被用于生命周期评估(LCA)研究，确定了整个系统的潜在影响，从原材料供应到生命周期。LCA是利用在国际能源机构SHC任务48的框架中开发的LCA工具进行的。结果表明，该系统的有效寿命是一个关键参数:在10年的有效寿命中，传统系统在几乎所有的位置上都比可再生的系统性能好。然而，如果延长寿命(15年或20年)，在几乎所有的气候条件下，太阳能系统都显示了环境优势:在操作步骤中使用太阳能系统的环境效益抵消了在其他生命周期步骤中产生的额外影响。 ——文章发布于2017年12月
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