警報：地球溫度正在上升！所以人類需要更先進(jìn)的降溫技術(shù)。
國際能源機(jī)構(gòu)（International Energy Agency）2019年發(fā)布報告稱，2050年之前，空間降溫消耗的能量將會增加2倍還要多。 空調(diào)消耗的電力占了全球電力消耗的10%�？照{(diào)內(nèi)部有氫氟碳化合物 制冷劑，它會變成比二氧化碳更強(qiáng)的溫室氣體。
密歇根大學(xué)環(huán)境項目主管、環(huán)境工程師Shelie Miller說：“這是一個惡性循環(huán)圈。地球越來越熱，我們打開空調(diào)，消耗更多能量。消耗的能量越多，釋放的溫室氣體也越多，結(jié)果導(dǎo)致地球更熱�！�
如何解決這一問題？科學(xué)家工程師正在努力，想開發(fā)更復(fù)雜、更節(jié)能的降溫技術(shù)。
Miller說：“改進(jìn)HVAC（采暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)）技術(shù)可以提高降溫效率，還可以轉(zhuǎn)用可再生能源，這樣能減少溫室氣體排放量�？纯慈祟悮v史，曾經(jīng)我們用創(chuàng)新方法給大樓降溫，沒有使用能耗極高的空調(diào)�！�
說到空調(diào)這個概念，可以追溯到幾個世紀(jì)以前。古波斯工程師開發(fā)出“badgirs”，它的理念就是將冷風(fēng)吸進(jìn)房間，還有“yakhchāls”，它可以制冰，相當(dāng)于沙漠地區(qū)最早的 冰箱。
1820年，Michael Faraday發(fā)現(xiàn)將氨壓縮液化然后再釋放，可以給空氣降溫。1902年，工程師Willis Carrier為紐約Sackett & Wilhelms Lithographing and Printing Company公司設(shè)計一種裝置，他讓循環(huán)空氣穿過線圈，用氨制冷，這樣一來完成彩色打印任務(wù)時就可以控制濕度。最終，他的設(shè)計變成了世界第一臺電力空調(diào)，1925年裝進(jìn)時代廣場Rivoli劇院，即使是夏天，觀眾也可以在這里看大片。
當(dāng)空調(diào)進(jìn)入消費市場時，最開始是奢侈品，但它很實用，在溫暖的環(huán)境下可以去濕，可以降溫，很快成為必需品。如果空調(diào)沒有普及，不會有那么多人移居到美國陽光地帶（南部地區(qū)）， 香港新加坡也不會發(fā)展得那么好。
保鮮、存儲藥物和疫苗、給數(shù)據(jù)中心降溫，這些都離不開制冷技術(shù)。對于健康、護(hù)理、生產(chǎn)來說，制冷也有著舉足輕重的地位。今天，研究人員和創(chuàng)業(yè)公司正在努力，想把更節(jié)能的能源變成涼氣。
德國Saarland大學(xué)開發(fā)出一種形狀記憶金屬，這樣一來就不需要冰箱了。拉扯鎳鈦金屬絲金屬板或者使之變形，可以給合金施加壓力，讓它的溫度上升。當(dāng) 材料回歸原始形狀，濕度會降到約20度，低于環(huán)境濕度。
Saarland大學(xué)教授Stefan Seelecke解釋說：“我們的基本理念就是讓空間熱量散去（比如冰箱內(nèi)的熱量），讓預(yù)加應(yīng)力、彈性超強(qiáng)的形狀記憶金屬舒展開來，然后降溫�！�
研究團(tuán)隊開發(fā)出一套凸輪傳動原型系統(tǒng)，它把形狀記憶線纜捆綁在一起，變成可以旋轉(zhuǎn)的裝置，增強(qiáng)降溫能力。裝置可以用作熱泵、空調(diào)、冰箱，不需要污染環(huán)境的制冷劑。自2016年以來，德國研究基金會（German Research Foundation）一直在資助該項目，歐洲委員會、美國能源部認(rèn)為這種技術(shù)很有前途，也許可以取代蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)。
Blue Frontier公司認(rèn)為，想開發(fā)更高效的制冷系統(tǒng)，關(guān)鍵在于可再生能源。2013年，Blue Frontier在佛羅里達(dá)成立，它開發(fā)的空調(diào)用天然氣燃料電池生成電力。后來Blue Frontier CEO發(fā)現(xiàn)這個市場太小，只有那些裝有天然氣的大樓才能用，而且燃料電池太貴了，很難普及。
隨后，Blue Frontier與美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)合作，重新設(shè)計系統(tǒng)。最終它們?yōu)榭照{(diào)裝備熱化學(xué)氯化鋰儲能裝置，能量存入高濃度鹽溶液，使用時再釋放。
Betts說：“從早上開始， 太陽能越來越強(qiáng)，下午沒多久就會漸漸減弱。到了下午晚些時候，大樓電力負(fù)載將會達(dá)到高峰，所以在電力的生成與消耗上不匹配。”如果裝上Blue Frontier空調(diào)，就可以存儲降溫能量，當(dāng)太陽能處于高峰時存儲電能。Betts還說：“有了我們的技術(shù)，當(dāng)電網(wǎng)沒有那么擁擠，可再生能源在電力中占據(jù)較大比重時，才會消耗電力，完全可以這樣做�！�
加州公司SkyCool Systems的想法不太一樣，它向夜空求助。2016年SkyCool Systems成立，之后融資99萬美元。
SkyCool Systems聯(lián)合創(chuàng)始人Aaswath Raman說：“抬頭看看天空，它會以熱輻射的形式散熱。熱量通過熱輻射散向天空，當(dāng)中有一部分還會逃往太空。正因如此，任何面向夜空的表面溫度會自然下降，降到空氣溫度之下�！�
想在白天模擬這種效果是一件很難的事。Raman說：“太陽會加熱，不論什么材料，溫度都會上升，所以會抵消降溫效果。我們需要一種高反射、可以持續(xù)散出熱量的材料。如果將二者結(jié)合，即使是白天也能降溫。這種技術(shù)很有吸引力，因為最需要降溫的往往是中午，所以這種免費的被動冷卻技術(shù)很實用。”
SkyCool Systems 開發(fā)出銀板，看起來像太陽能面板，但是銀板上面覆蓋了光學(xué)薄膜，可以將熱量變成中等波長的紅外線，這些光線穿過大氣，進(jìn)入太空，同時銀板又能反射太陽光。SkyCool Systems 已經(jīng)將銀板裝在5個地方，有辦公大樓，有便利店，銀板還可以與現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)整合，比如冰箱、冰機(jī)和空調(diào)。
工程師、公司聯(lián)合創(chuàng)始人Eli Goldstein說，SkyCool Systems面板有3個優(yōu)點，一是節(jié)能，二是可以減少需求，三是增強(qiáng)冷卻能力，節(jié)能、減少需求的比例可以達(dá)到10-30%。
不只如此，SkyCool Systems不需要能源、水，這也是一個了不起的優(yōu)點。Goldstein說：“實際上它的制冷形式是被動的，所以不需要水。冷卻時沒有必要蒸發(fā)水分，所以SkyCool Systems是一套可持續(xù)系統(tǒng)，更環(huán)保�！�
真的這么完美嗎？新制冷技術(shù)也有自己的挑戰(zhàn)。市場需求很大，SkyCool Systems產(chǎn)能有限，無法跟上需求；至于Blue Frontier，它雖然已經(jīng)制作出各種原型產(chǎn)品，但是還沒有大規(guī)模量產(chǎn)，還要繼續(xù)在現(xiàn)場測試。
到目前為止，新制冷技術(shù)都還沒有大規(guī)模普及，但這些創(chuàng)新技術(shù)為未來鋪平了道路。Blue Frontier準(zhǔn)備向“空調(diào)即服務(wù)”（ air conditioner as a service）模式轉(zhuǎn)型，SkyCool想用銀板取代空調(diào)。
Goldstein說：“在我們的日常生活中，制冷是一種很重要的技術(shù)。我們要攜手合作，開發(fā)更高效的制冷系統(tǒng)，讓它們以可持續(xù)方式運(yùn)行�！� |
