纳米颗粒可使低收入家庭更容易使用家庭制冷

  • 时间:2020-07-09 07:35
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  家用冰箱的功耗可降低29%,同时提高了制冷能力。研究人员用更加节能的R600a代替了广泛使用但对环境不友好的R134a制冷剂,该制冷剂中添加了多壁碳纳米管纳米颗粒(MWCNT)。约翰内斯堡大学的一名工程师说,这种直接更换制冷剂的方法可以由训练有素的技术人员在现场进行部署。

  纳米级制冷剂的此项测试是首次此类测试,其结果发表在《能源报告》(Energy Reports)上,该期刊为开放获取。该研究有助于使低收入家庭更容易使用家庭制冷。

  R134a是家用和工业冰箱中使用最广泛的制冷剂之一。由于它不易燃,因此在许多应用中都是安全的。但是,它具有很高的全球变暖潜力,导致了气候变化。它还会导致冰箱,冰柜和空调设备消耗大量电能。在能源消耗更导致气候变化。

  同时,更节能的制冷剂可以降低电费。对于弱势家庭来说,其结果是可以改善能源安全。改进的能源经济和需求侧管理也可以使电力公司的计划人员受益,因为制冷约占能源需求的40%。

  用水和乙二醇制成了纳米环保制冷剂。先前的研究表明,通过向现有的制冷剂中添加MWCNT纳米颗粒,可以减少纳米制冷中的能源消耗。该过程还减少了设备蒸汽压缩机的摩擦和磨损。但是先前的研究并未测试MWCNT对碳氢制冷剂(例如R600a)的影响。

  在他们的新研究中,约翰内斯堡大学的研究人员在可与100克R134a一起使用的家用冰箱中测试了对环境不友好的制冷剂R134a的直接替代。

  研究人员从家用冰箱中取出了R134a制冷剂及其压缩机油。他们使用掺有碳纳米管的R600a和矿物油作为润滑剂。将新混合物加入冰箱并进行性能测试。他们发现R600a-MWCNT制冷剂为冰箱带来了更好的性能和冷却能力。

  “冰箱冷却速度更快,并且在150分钟后的蒸发温度要低得多,为-11摄氏度。这比R134a的-8摄氏度要低。它还超过了ISO 8187标准,即180分钟时要求为-3摄氏度”,丹尼尔麦迪拉(Daniel Madyira)博士说。

  他补充说:“与使用R134a相比,用电量减少了29%。这对于冰箱用户,特别是对低收入人群来说,是显着的能源效率提高。”

  为了获得这些优势,选择MWCNT纳米颗粒至关重要。Madyira博士说:“ MWCNT需要具有非常小的纳米级粒径。这些粒子还需要减少摩擦和磨损,防止腐蚀和堵塞并表现出非常好的导热性。”

  但是,新的制冷剂混合物会带来潜在的风险。与R134a不同,R600a是易燃的。另一方面,它更节能,全球变暖潜能低。一些冰箱制造商已经采用R600a进行生产,并且这些电器已投放市场。

  Madyira博士说:“要进行安全的即插即用更换,家用冰箱中不得使用超过150克R600a。” “在更换之前,冰箱使用了100g R134a气体。我们将其替换为50g至70g R600a,以保持在安全参数范围内。”

  Madyira博士说,未经训练的人员不应该尝试这种直接替换。而是应由经过培训的制冷技术人员或技术人员来进行。

  “矿物油被用作压缩机油。应将其以推荐的浓度混合。需要使用磁力搅拌器和超声仪来搅拌和均化混合物中的成分。然后将混合物引入压缩机中。之后,R600a可以将其装入冰箱压缩机,同时注意不要使用超过150克的天然气。”

  诸如R600a-MWCNT之类的更加节能的制冷剂可以为消费者节省很多钱。发展中国家炎热气候中的弱势家庭可以受益更多。许多国家/地区的低收入者都依靠家用冰箱和冰柜安全地存储散装食品。这大大减少了由于食物储藏不当而造成的腐败或食物中毒导致的食物浪费。Madyira博士说,这些电器不再是奢侈品,而是必需品。如果没有冰箱,人们可能会被迫每天购买少量且价格高得多的食物。因为可能不再需要每天购买,所以旅行时间和购买食物的成本也可以大大降低。

  冷藏还可以安全地存储更多种类的食品,例如新鲜水果和蔬菜。需要冷却的药品可以存放在家里。这可以使低收入家庭更均衡地饮食和营养,改善身体健康。

  从可持续发展的角度来看,最好使用太阳能来运行大多数家用冰箱和冰柜。然而,对于电力公司服务区域内的大多数低收入家庭而言,太阳能电池板,备用电池和直流(DC)冰箱仍然过于昂贵。对于大多数人来说,使用电网供电的高能效交流电(AC)冰箱更加实惠。使用R600a-MWCNT制冷剂进一步降低功耗可以进一步降低成本。

  随着越来越多的低收入家庭和小型企业使用电网供电的冰箱,冰柜和空调,电力需求需要更好的管理。在进行研究的南非,国有电力公司在持续满足需求方面面临巨大挑战。作为需求侧电源管理措施,已实施了长期的停电停电措施(称为负载减少)。减少超过四分之一的冰箱,冰柜和空调设备的能耗可以释放国家的电力供应,从而提高能源安全性。

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