赫爾大學開發的用于計算機和數據處理中心可持續冷卻的技術。
2022年夏天是歐洲和中國有史以來最熱的一年。全球氣溫正在逐年上升?？釤峤o社會帶來了廣泛的危險影響。它也給住宅、商業、公共和工業空間的冷卻基礎設施帶來了額外的壓力。"國際能源署(IEA)的分析師約翰-杜拉克(John Dulac)表示:“2018 年夏天,在北京,熱浪期間,50% 的電力用于空調。”中國目前是全球最大的空調市場,2019年中國空調年銷量約為2.14億臺。到 2050 年,研究人員預計地球上的室內空調數量將翻兩番,達到 45 億臺,至少會像今天的手機一樣無處不在。由英國赫爾大學的一位中國學者領導的研究團隊正在開創一種解決方案,該解決方案可將能效系數提高 140%,并節省 50% 至 80% 的電能消耗。
在過去的一個世紀里,通過傳統空調技術進行制冷已經改變了中國,使城市化和現代化在工作和家庭中得以實現。然而,它也非常耗碳,而且在能源成本不斷增加的時代,成本很高。然而,關閉冷空氣流動在社會層面和經濟層面上都具有破壞性。整個社區和供應鏈的可持續發展都依賴于定期、持續的的空調。今天,為現代經濟服務的工業計算機、數據處理和云計算工廠也是如此。
趙旭東教授
開發用于冷卻住宅和商業建筑的低碳、更高效的技術是 21 世紀發達和發展中社會面臨的重大問題之一。赫爾大學可持續能源技術中心(CSET)的研究人員一直在開發一系列的技術創新,這些創新可以引導人們走向更可持續的未來。CSET由趙旭東教授領導,于2019年在赫爾大學成立,其使命是發明并應用建筑環境供暖和制冷的低碳方法。趙教授在赫爾大學建立了一個人員配備齊全的研究實驗室,并建立了一個全球合作者網絡,以推進這項研究議程。
“赫爾大學的CSET在可持續能源創新和開發應對氣候變化的新技術方面處于領先地位。它致力于開發創新的研究投標,管理研究項目,指導博士生,培訓早期職業研究人員,并與工業界、學術界、政府部門和研究委員會建立聯系.”赫爾大學的趙旭東教授補充道。
CSET的大部分研究都集中在數據中心使用的大型工業計算機的冷卻方面。最近,CSET與廣東工業大學的王璋元博士共同開發了一項創新,使用循環系統來收集數據處理設備產生的多余熱量。這大大減少了設備的冷卻負荷,需要更少的常規空調。它還使收集的熱量能夠被重新利,用于加熱建筑內的其他房間或水。整個系統實現了高達140%的能效系數,以及50%至80%的電能節約。
除了環路熱管系統,趙旭東教授和他在赫爾的同事馬曉麗博士、朱子尚博士和曾誠博士還領導了一個跨國項目,與中國和歐盟的合作伙伴一起開發了一種新型的CDC露點冷卻系統。該系統包含四個創新:1) 波紋傳熱片,以減少氣流阻力;2)高水分擴散材料,以增強吸收、擴散和蒸發;3)間歇供水方案,以防止在吸收表面形成水膜;4)優化的風扇結構。這種創新組合在應用于數據處理系統時,可實現 52.5 的能效系數 (COP),在此類技術中處于世界領先地位。
趙教授補充道,"目前,空調以機械式蒸汽壓縮系統為主。這種類型的系統由于使用壓縮機而消耗大量電力,因此既不具有可持續性,也不符合環保要求。間接蒸發式空調,特別是露點式空調,由于可以防止空氣中的水分增加,因此特別受到關注。雖然露點空調已經取得了許多進展,但其降溫潛力仍然有限,導致了體積較大、風量較大、成本較高的問題。CSET的創新是指一種高性能露點空調(AC)技術,通過采用獨特的復合熱質交換器、高性能纖維作為濕介質,并實施間歇供水運行方案,可以達到52.5的性能系數(COP)。這使得接近零碳的空調運行成為可能,從而在不久的將來創造巨大的全球業務。與現有的露點空調系統和傳統的機械蒸汽壓縮空調系統相比,新機組的能效分別提高了120%-180%和1200-1600%,電耗分別降低了50%-70%和90%-95%。"
CSET的新型露點冷卻系統已經在赫爾大學、赫爾Aura創新中心以及赫爾市議會運營的各種民用建筑中得到應用。將冷卻系統應用于赫爾市議會的數據中心后,發現能耗降低了80%。該技術的商業化正在發展路線圖上,使這一解決方案引起政府和工業界的興趣。
中國的國際氣候承諾(國家確定的貢獻,簡稱NDC)承諾 "在2030年之前 "使二氧化碳排放達到峰值,并在2030年將該國的碳強度(單位GDP排放量)從2005年的水平降低“65%以上”。 它必須解決排放的主要驅動因素之一,那就是空調。趙教授和他在赫爾大學的研究團隊開發的技術提供了一個途徑,以減少二氧化碳的主要來源之一的碳足跡,而不妨礙創造人類和機器性能所需的涼爽氣候的機器的工作。
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