三叶草还能“栽出”植物空调(图)
“植物空调”装置示意图
三叶草
物体从液态变为气态需要吸收大量热量。从19世纪开始,这一物理变化成为“空调”运作的基本原理。在河海大学文天学院大一生方天成看来,自己目前的研究成果可以将这条“铁律”打破。今年6月,在省内举行的“大学生课外学术科技作品竞赛”中,他和合作伙伴向评委专家们演示了用植物苗圃取代传统压缩机的“未来空调”——“植物空调”在降温速度方面,比传统空调快了3倍,而且能耗降低了八成。
[灵感]喝趴了得知草地凉快
合肥小伙方天成目前就读于河海大学文天学院新能源技术系,他坦言,研发“植物空调”的灵感来源于一次喝高了。方天成回忆,那天天很热,喝完酒后更觉得热。酒劲上来,他干脆四仰八叉地睡在学校的草坪上。“都被太阳晒着呢,怎么草地上会这么凉快?”醒酒后,小伙子开动脑筋研究这一现象。
经过研究,方天成发现,绿色植物叶面与地面空隙中的临界层气温可以比叶面上表气温低8~18℃。“家里的空调降温,差不多也就这水平,”他思考的是,如何把这种自然界的优势搬到居室之中。“何不造一个用绿色植物降温的空调?”
[原理]“栽”出来的空调
绿色植物的蒸腾作用是降低周边气温的主要原理。只要建立合适的框架,把绿植栽培进去,气温在被降低之后,再交换到室内。方天成说,这是“植物空调”的大体工作流程。“所以,风是最关键因素,哪么问题来了,哪一种绿植能够受风影响,将蒸腾作用最大化?”方天成实验了无数次,利用各种绿色植物栽“空调”,效果都不好。仔细回想自己喝醉躺在草地上那一次,方天成发现当时草地上不仅凉,而且湿度也很大。“还特意去观察过,后来才知道,那叫三叶草,学名车轴草。”方天成说,因为三叶草长势很平整,叶面可以最大接收风量,最适合实现蒸腾作用最大化。
“更伟大之处在于,三叶草因为相关构造,叶片表面还能保留水分。”有资料记载,波斯人在公元前1000年左右,就已发明一种古式的空气调节系统。利用装置将室外的自然风穿过凉水并吹入室内。这一发现让方天成也如获至宝:“这表明,我们的植物空调不仅可以靠蒸腾降温,而且还可以实现水冷。”
[成果]降温快3倍能耗降八成
想法逐步成熟后,方天长在学校找到一位合作伙伴,水利系大二学生胡乾明。两人在今年4月将理论付诸实践,造出植物空调“初号机”。根据他们两人测算,在一间面积80平方米的屋内,把室温从35℃降至24℃,普通空调需要工作30分钟。“植物空调开启后,只需要10分钟。”不仅如此,“植物空调”还具有节能环保的特点。普通空调需要消耗大量的电能,而植物空调的耗电量只相当于一台风扇,能耗较普通空调下降了80%左右。另外,在雾霾天气情况下,植物空调放在室内还有净化空气的作用。
今年6月初,安徽省第六届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛决赛在安徽大学举行。方天成和胡乾明两人带着“植物空调”参赛,斩获一等奖。在他们看来,比植物空调含金量更高的是,其中各种技术的运用和突破,“比如,叶片特低温状态处理技术,这是核心技术”,方天成说,他已经将技术写成论文,投给了英国一家植物学杂志。
两人坦言,“植物空调”投向市场目前还言之过早。现在,他们正忙着对“植物空调”研发中包含的多项技术申请专利保护。方天成说,今年10月举行的“挑战杯“全国竞赛,“我们会做出更好的作品!”(欧阳徐中、黄莹、李艳艳)