零碳科技:用于室外降温的低能耗冷却,比传统空调节约70%能源

B站影视 欧美电影 2025-09-16 09:15 2

摘要:根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新报告,全球平均气温较工业化前水平已上升1.2°C,而如果碳排放保持当前轨迹,到本世纪末升温可能突破3°C。2023年成为有记录以来最热的一年,而2025年继续这一趋势,热浪、干旱和极端天气事件的频率与强度显著



根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新报告,全球平均气温较工业化前水平已上升1.2°C,而如果碳排放保持当前轨迹,到本世纪末升温可能突破3°C。2023年成为有记录以来最热的一年,而2025年继续这一趋势,热浪、干旱和极端天气事件的频率与强度显著增加。城市地区由于“热岛效应”进一步加剧了高温问题:混凝土、沥青等材料吸收并重新辐射热量,使城市气温比周边郊区高出3-5°C。


高温对人体的多重伤害


高温对人体的影响远非不适那么简单。医学研究表明,当环境温度超过35°C时,人体散热机制可能失效,导致中暑、热衰竭甚至多器官功能损伤。热射病(heat stroke)是最严重的热相关疾病,死亡率可达50%以上。此外,高温还会加剧心血管和呼吸系统疾病,对老年人、儿童、户外劳动者和社会经济弱势群体造成不成比例的风险。

除了急性健康问题,长期热暴露还导致认知能力下降、工作效率降低和心理压力增加。一项覆盖纽约和上海的研究发现,高温天气下急诊就诊率上升30%,同时劳动生产力损失达10-15%。更重要的是,夜间高温会妨碍人体恢复,增加慢性疾病风险。这些健康问题不仅个体负担沉重,也给公共卫生系统带来巨大压力。

一项对台湾24922人的长期研究发现,长期暴露在极高温事件中,还会加速身体的衰老进程,增加身体对疾病的脆弱性。该研究8月25日发表于《自然-气候变化》(Nature Climate Change),指出高温累积暴露量的适度增长,会增加一个人的生物学年龄——其作用程度与长期吸烟或饮酒相当。人们暴露的极高温事件越多,他们的器官就衰老得更厉害。这是证明极端高温会对人体造成可见影响并“拨快”生物学时钟的最新一项研究。

降温需求激增与能源消耗的悖论


为应对高温,全球对冷却设备的需求迅猛增长。国际能源署(IEA)数据显示,空调和电扇已占全球电力消耗的10%,而在热带和发展中地区,这一比例还在迅速上升。到2050年,全球冷却设备数量可能从当前的36亿台增长至140亿台,其中印度、东南亚和非洲的增长最为显著。

然而,传统空调技术高度依赖电力,且多数电网仍以化石能源为主。每台空调不仅直接消耗能源,其使用的制冷剂(如氢氟碳化物HFCs)还是强效温室气体,温室效应可达二氧化碳的数千倍。因此,越是广泛使用传统空调,全球变暖越加剧,进而进一步推高降温需求——这一恶性循环已成为气候应对中的关键挑战。

科学家警告,若不加干预,到2050年,全球多数城市将面临每年超过50天的极端高温天气,这对公共健康、经济稳定和能源系统构成巨大威胁。


低能耗冷却技术的突破


在这一背景下,低能耗甚至零碳的冷却技术显得至关重要。Henning Larsen 和宾夕法尼亚大学热建筑实验室合作的凉亭项目展示了可行的替代路径。该结构采用“膜辅助辐射冷却”(Membrane-assisted Radiative Cooling)技术,其核心是覆盖透明银膜的面板,其中嵌入循环冷冻水的微管。这些材料能够高效吸收人体热量并在5-7分钟内实现体表降温,20分钟后效果完全显现。





同时,凉亭顶部配备被动式反射面板,将太阳辐射直接反射回大气,减少热量积聚。整个系统由屋顶太阳能板供电,实现能源自给,无需外部电网支持。与传统空调相比,该技术节省70%的能源,且避免使用化学制冷剂。



此外,该设计强调可持续性与可扩展性。凉亭主要材料为升级再造的雪松木(Carbon Smart Wood),易于拆卸和重组,模块化设计允许其在公交车站、市场、建筑工地等多样场景中快速部署。这不仅降低了制造和运输成本,也为城市提供灵活、低成本的公共降温设施。



辐射冷却技术并非全新概念,但其应用长期以来受限于材料成本和效率问题。近年来,随着纳米材料、选择性光学涂层和流体系统设计的进步,这类技术已逐步从实验室走向实践。除了纽约的项目,类似系统已在新加坡和迪拜的公共空间中试运行,表现出了良好的适应性和用户接受度。


走向可持续降温的未来


全球升温既是科学事实,也是人类必须直面的生存挑战。高温健康风险的加剧和降温能耗的飙升,要求我们超越传统思维,探索创新且可持续的降温方式。辐射冷却等技术不仅提供了一种低能耗方案,更重新定义了城市空间的设计逻辑:从对抗自然到与自然协作,从能源消耗到能源平衡。


未来,通过材料科学、建筑设计与政策支持的共同推进,低能耗冷却技术有望成为城市基础设施的标准组成部分。它不仅将减轻电网压力、降低碳排放,也能为所有人——无论经济状况如何——提供更健康、更公平的降温选择。正如 Henning Larsen 的项目所启示的,应对高温的未来,不在于更多、更强的空调,而在于更智能、更谦逊地与地球共存。

来源:友绿

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