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《以白蚁为灵感的气候友好型空调 》

  • 来源专题：大气污染防治与碳减排
  • 编译者： 李扬
  • 发布时间：2023-08-08
  •      白蚁在土堆中使用的气候控制可以激发明天的气候智能型建筑。瑞典隆德大学的一项新研究表明，受白蚁启发的未来建筑可以达到与传统气候控制相同的效果，但能源效率更高，并且没有二氧化碳足迹。白蚁丘具有复杂的通风系统，使整个结构中的空气流通。这有助于维持和调节温度和湿度。

         这项研究的重点是白蚁丘的内部，白蚁丘由数千个相互连接的通道，隧道和气室组成，以及它们如何捕获风能以便”呼吸“或与周围环境交换氧气和二氧化碳。该研究已经探索了这些系统如何工作，以及如何将类似的结构集成到建筑物的墙壁中，以新的方式驱动空气，热量和水分的流动。


  • 原文来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230706124549.htm
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  • 《为更好的预测和气候预报而建立的机制模型》
    • 来源专题：物理海洋学知识资源中心
    • 编译者：张灿影
    • 发布时间：2019-10-11
    • 随着气候的变化，飓风的威力也不断增大，准确地模拟大气和海洋之间的相互作用对人们做好准备或撤离变得越来越重要。然而，海-气系统的许多机制，即所熟知的海-气通量，使得模拟变得极其复杂。最新研究结果显示目前的数值模型根本无法解释波浪、洋流和风三者耦合的影响。而这种耦合又是至关重要的，因为没有它，模型根本不能准确地显示出海洋大气边界层过程。因此，需要对这种耦合的影响进行量化，以提高海-气通量预报的准确性。如果没有对湍流进行模拟，那么在模式中就会存在一个恒定的偏差，而更好的模型可以让天气预报人员和气候科学家更准确地了解大气与海洋交汇处发生了哪些过程。 海-气通量的建模之所以如此复杂，部分原因在于系统中反馈机制的绝对数量：要模拟波浪，必须考虑到表面粗糙度和风；要模拟海表面温度，就必须考虑海-气温差、水汽、湿度、蒸发等因素；另外，对风和海流的模拟也同样的复杂。数值模型求解描述大气、海洋和陆地表面的方程，以预测未来的天气和气候。各模式分量之间的相互作用，如大气和海洋之间的热交换，在驱动海洋和大气环流方面发挥着重要作用。 飓风的动力来自海洋的热量和湿气。海流和波浪会改变风的切应力和表面粗糙度，而他们又是计算海气热量和动量通量的关键变量。通过使用高分辨率、三向耦合的海洋-波浪-大气模拟系统，确定耦合海流、波浪和风应力在减少模拟墨西哥湾流海-气通量中模式偏差的作用。 很好的理解海流-波浪-应力耦合过程可用于提高飓风强度和气候预报的准确性，以及更好地在数值模型中使用卫星观测。另外，数据显示，海流的观测是重要的，它对模型会产生重大影响。 （郭亚茹 编译，於维樱 审校）
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    • 发布时间：2019-05-08
    • 卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和多伦多大学的研究人员提出了一种方法，使空调和通风系统能够利用二氧化碳（CO2）和环境空气中的水生产合成燃料。紧凑型工厂将二氧化碳直接与建筑物中的环境空气分离，生产合成碳氢化合物，然后可用作可再生合成油。该团队现在在Nature Communications中展示了这种“众包油”概念。 为了防止全球气候变化带来的灾难性影响，人类温室气体排放必须在未来三十年内降至“零”。政府间气候变化专门委员会（IPCC）目前的特别报告清楚地表明了这一点。必要的转型对全球社会构成巨大挑战：必须重新设计发电，移动或建筑管理等整个部门。在未来的气候友好型能源系统中，合成能源可能是一个重要的基石：“如果我们使用可再生风能和太阳能以及直接来自环境空气的二氧化碳来生产燃料，那么大量的温室气体排放可以是避免，“KIT的微过程工程研究所（IMVT）的Roland Dittmeyer教授说。 由于环境空气中的二氧化碳浓度较低 - 如今，该比例为0.038％ - 为了生产大量合成能源，必须在大型过滤系统中处理大量空气。由Dittmeyer和加拿大多伦多大学（UoT）的Geoffrey Ozin教授领导的一个研究小组现在提议将合成能源的生产分散在未来，并将它们与建筑物中现有的通风和空调系统联系起来。根据Dittmeyer教授的说法，必要的技术基本上是可用的，并且各个工艺阶段的热和材料集成有望实现高水平的碳利用和高能效。 “我们希望一方面利用通风和空调技术之间的协同作用，另一方面利用能源和加热技术来降低合成中的成本和能源损失。此外，'众筹油'可以动员许多新的参与者能源转型。私人光伏系统已经证明了它的运作能力。“然而，CO 2的转化需要大量的电能来产生氢气或合成气。这种电力必须不含二氧化碳，即它不得来自化石来源。 “因此，包括通过建筑一体化光伏发电在内的可再生能源发电的加速扩张是必要的，”Dittmeyer说。 在自然通讯杂志的联合出版物中，来自KIT的Roland Dittmeyer和来自UoT的Geoffrey Ozin领导的科学家使用办公楼，超市和节能房屋的定量分析来证明他们对分散式转换工厂耦合的愿景的二氧化碳节约潜力建设基础设施。他们估计德国用于流动性的化石燃料中很大一部分可以被“人群石油”取代。例如，根据该团队的计算，仅在德国三大食品零售商的约25,000家超市的通风系统中可能捕获的二氧化碳量足以满足德国约30％的煤油需求或约8％其柴油需求。此外，所产生的能源可以在化学工业中用作通用合成构件。 该团队可以依靠对各个流程步骤和流程模拟的初步调查，以及联邦教育和研究部的Kopernikus项目P2X。在此基础上，科学家们预计能源效率 - 即可以转化为化学能的电能比例 - 约为50％至60％。此外，他们预计碳效率 - 即在所产生的燃料中发现的废碳原子的比例 - 在约90％至几乎100％的范围内。为了证实这些模拟结果，IMVT研究人员和项目合作伙伴目前正在KIT建立完全整合的过程，计划的二氧化碳排放量为每小时1.25千克。 然而，与此同时，科学家们发现，拟议的概念 - 即使它是在德国各地引入的 - 也不能完全满足当今对原油产品的需求。减少对液体燃料的需求，例如通过新的流动性概念和扩大当地公共交通，仍然是必要的。尽管拟议技术的组成部分，例如二氧化碳捕集和能源合成的工厂，在某些情况下已经商业化，但研究人员认为，主要的研究和开发工作以及法律和社会框架条件的调整是仍然需要将这一愿景付诸实践。 ——文章发布于2019年5月3日
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