這塊板讓你冬天盡享夏天的暖

近日，記者應(yīng)包頭稀土高新區(qū)邀請來到黃河國家濕地公園高新區(qū)管理站參觀，外面雖然熱，但進(jìn)入室內(nèi)卻是一股股的涼風(fēng)，因?yàn)樗麄冞x擇了一種綠色能源智慧系統(tǒng)為辦公環(huán)境調(diào)節(jié)室溫。

“我們的辦公地點(diǎn)距離市政管網(wǎng)特別遠(yuǎn)，溫控系統(tǒng)特別是取暖系統(tǒng)需要進(jìn)入城市管網(wǎng)，工程量很大，成本也很高。但是采用了新能源系統(tǒng)來調(diào)節(jié)室溫，與正常的鍋爐供熱、電制冷相比，在達(dá)到冬暖夏涼效果下，每年還可節(jié)省16.58萬元運(yùn)行費(fèi)用。”黃河國家濕地公園高新區(qū)管理站副站長陳利俊告訴記者。

據(jù)陳利俊介紹，小白河國家濕地公園高新區(qū)管理站與附近其他單位的供熱需求面積共2518平方米，不入城市管網(wǎng)就無法供熱辦公，而入網(wǎng)又需要實(shí)施成本高昂的獨(dú)立工程。包頭稀土高新區(qū)區(qū)屬企業(yè)與國外頂尖研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)的自然能源智慧系統(tǒng)(GEIS)牛刀小試，便一舉解決了這一難題。

聯(lián)合攻關(guān)，找到搜集太陽能的“鑰匙”

眾所周知，地球的熱量來源幾乎全部源自太陽，太陽每秒輻射到地球表面的能量換算成功率約為17萬億千瓦，相當(dāng)于全世界一年能源總消耗的35000倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類出現(xiàn)至今的能源消耗總和。

而地球外的太空是接近絕對零度的極低溫境，地表上物體的熱能就是通過輻射換熱，將自身熱能以8—13微米電磁波的形式通過“大氣窗口”排放到外太空，達(dá)到自身冷卻的目的。通常這種完全以輻射方式將熱量釋放到宙空間的制冷方式稱為太空輻射制冷。

“我們認(rèn)為，能源問題長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵就是要順應(yīng)自然規(guī)律，我們以該理念和地球的能量呼吸機(jī)制為出發(fā)點(diǎn)，探究出了適合中國北方地區(qū)的新能源技術(shù)。”自然能源智慧系統(tǒng)(GEIS)總設(shè)計(jì)師胡澤鋒說。

不久前，由包頭稀土高新區(qū)支持組建的潤泰科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)合作，成功研發(fā)出新材料——稀土超導(dǎo)能量板(RSEP)。

潤泰科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員陳照中介紹說：“該能量板由銅、鋁、稀土復(fù)合而成，可做成11.8平方米的大型集成模塊，在同樣采光面積下集熱功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)太陽能集熱器。”

反復(fù)實(shí)驗(yàn)，找到儲(chǔ)存太陽能的方式

熱能的儲(chǔ)能的方式，目前不外乎是儲(chǔ)電和儲(chǔ)熱，而儲(chǔ)熱基本上都無法實(shí)現(xiàn)長期性和持續(xù)性。

“比如現(xiàn)在我們用的電鍋爐，它只能實(shí)現(xiàn)一兩天的儲(chǔ)熱。而自然能源智慧系統(tǒng)所用的方式，是跨季節(jié)儲(chǔ)熱，也就是它儲(chǔ)存熱量的時(shí)間比較長，這是該系統(tǒng)的一大優(yōu)勢。”考察完該系統(tǒng)之后，中國電子工程設(shè)計(jì)院光伏工程研究所所長于金輝給出了這樣的評(píng)價(jià)。

“北方目前用的大棚，好多都用后墻體來進(jìn)行保溫，因?yàn)橥寥辣旧硎且粋€(gè)很好的保溫材料。土壤沙石這種材料的物理特性，就決定了它的能量是不流動(dòng)的。我們從中得到啟示，開始探索如何通過科技手段，來實(shí)現(xiàn)這種能量高效的儲(chǔ)存和提取。”胡澤鋒解釋說。

為了進(jìn)一步說明土壤可以把超導(dǎo)能量板收集到的能量儲(chǔ)存起來，研發(fā)團(tuán)隊(duì)工程師武強(qiáng)做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在盛滿土石的玻璃缸里，分層鋪設(shè)了不同種類的沙石。

“我們選取了幾種有代表性的材質(zhì)，然后在了不同層次和不同位置，一共放了8個(gè)溫度傳感器，記錄土壤溫度。”武強(qiáng)說。

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，玻璃缸內(nèi)土壤的溫度是0攝氏度左右，過了大約一個(gè)小時(shí)，從能量板搜集到的熱量通過流動(dòng)水讓土壤的溫度升到了27℃。

通過反復(fù)試驗(yàn)，依靠稀土超導(dǎo)能量板新材料，研發(fā)團(tuán)隊(duì)確定了自然能源智慧系統(tǒng)的基本工作流程：春夏秋三季時(shí)，能量板吸收太陽能并轉(zhuǎn)化成熱能，通過跨季節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)將熱能儲(chǔ)存，待冬季時(shí)，提取儲(chǔ)存好的熱能，用于冬季供暖和全年熱水;反之，冬季時(shí)，能量板可通過波的形式將能量傳給外太空，帶動(dòng)溫度降低，冷能量可待夏季制冷時(shí)使用。與此同時(shí)，能量板每天生產(chǎn)電能，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)運(yùn)行、智能調(diào)控。

武強(qiáng)說：“例如用于建筑所需能源，我們就可以做到取之自然，流經(jīng)建筑室內(nèi)后又回歸自然，達(dá)到真正的綠色供能，零污染、零排放、零運(yùn)行費(fèi)用。”