藍色情懷

愛因斯坦的「綠色冰箱」東山再起

Einstein's green refrigerator making a comeback

September 25, 2008 by Lisa Zyga

In 1930, Einstein and Leo Szilard designed a refrigerator that required no electricity and had no moving parts.

雖然幾乎人人皆知愛因斯坦如何以他的相對論革新物理學，但大家也許不知道這位偉大的科學家也有居家的一面。好吧，是有這麼一點 -- 在 1930 年，愛因斯坦以及他的前學生席拉德（Leo Szilard，發明核連鎖反應，與馮紐曼、泰勒等人參與美國原子彈計畫）設計了一款冰箱，那無須電力而且沒有可活動的部件。然而，當冰箱技術效率愈來愈高時，愛因斯坦的設計幾乎被遺忘了。

While almost everybody knows how Einstein revolutionized physics with his theories of relativity, many people may not know that the great scientist had a domestic side, too. Well, sort of - in 1930, Einstein and his former student Leo Szilard designed a refrigerator that required no electricity and had no moving parts. However, as refrigerator technology became more efficient, Einstein's design was nearly forgotten.

現在，Malcolm McCulloch，牛津大學一位電機工程師，正試圖要讓愛因斯坦的冰箱東山再起。McCulloch 解釋，這種設計相當環保，且能證明在開發中國裡相當有用，在此冷卻應用的需求正迅速增加。

Now, Malcolm McCulloch, an electrical engineer at Oxford, is trying to bring Einstein's refrigerator back. McCulloch explains that the design is environmentally friendly and could prove especially useful in developing countries, where demand for cooling appliances is quickly increasing.

McCulloch 的團隊最近打造出一個愛因斯坦與席拉德冰箱的原型。那並不是將被稱為氟利昂（freons，譯註：氟氯碳化物的一種，當作冷媒、推進劑、清洗劑、發泡劑等，現已禁用）的人造溫室氣體壓縮（如典型的冰箱一般）相反的，這個原型使用加壓氣體來保持品項冰冷。這款冰箱只需要用一種方式加熱液體，而 McCulloch 正在開發一種太陽能系統，以符合這項需求。

McCulloch's team has recently built a prototype of Einstein and Szilard's refrigerator. Instead of compressing man-made greenhouse gases called freons, as typical refrigerators do, the prototype uses pressurized gas to keep items cold. The refrigerator just requires a way to heat the liquids, and McCulloch has been working on developing a solar energy system to meet this requirement.

這款冰箱是基於這個點子：當週遭的氣壓變低時，液體在低溫下就會沸騰。

The refrigerator is based on the idea that liquids boil at low temperatures when the surrounding air pressure is low.

"如果你爬上聖母峰，水沸騰的溫度會比在海平面上低許多，這是因為大氣壓力在這裡十分低，" McCulloch 說。

"If you go to the top of Mount Everest, water boils at a much lower temperature than it does when you´re at sea level, and that´s because the pressure is much lower up there," McCulloch said.

在他們的冰箱原型中，科學家將長頸瓶裝滿液態丁烷（butane，在打火機或瓦斯管中的那種液體）。科學家接著引入一道新蒸汽來減少氣壓，那能使液體沸騰溫度降低，導致丁烷沸騰。當丁烷沸騰時，它會從周圍吸取能量，並使冰箱內部降溫。

In their refrigerator prototype, the scientists filled a flask with liquid butane (which is also commonly sold as a liquid in cigarette lighters and as a gas for cooking). Then the scientists introduced a new vapor to decrease the air pressure, which decreases the liquid boiling temperature, causing the butane to boil. As the butane boils, it takes energy from the surroundings, and lowers the temperature inside the refrigerator.

雖然愛因斯坦與席拉德的原始設計並不如取代它們的氟利昂冰箱那般有效率，但 McCulloch 計畫利用不同種類的氣體來改善這種設計。他預料這些改良能超越這種冰箱的效率達四倍。

Although Einstein and Szilard´s original design was not as efficient as the freon refrigerators that replaced them, McCulloch plans to improve the design by using different kinds of gases. He predicts these improvements could quadruple the refrigerator´s efficiency.

這種冰箱沒有可活動的部件可能也會是個優勢，他解釋，它只需要最少量的維護因此特別適合農村地區。

The fact that the refrigerator has no moving parts could also be advantageous, he explains, as it would require minimal maintenance and so could be particularly useful in rural areas.

McCulloch 強調這款冰箱仍只是個原型，但他希望有一天能將它商業化。這項研究是他團隊三年計畫的一部份，要開發堅固耐用的應用，可用在沒有電力的地區。

McCulloch emphasizes that the refrigerator is still just a prototype, but he hopes to one day commercialize it. The work is part of his team's three-year project to develop robust appliances that can be used in locations without electricity.

via: The Guardian : http://www.physorg.com/news141581384.html

※ 愛因斯坦冰箱的設計參見原站。

太陽幫你發電順便製造冷氣？

Can the Sun Keep You Cool?
http://popsci.typepad.com/popsci/2006/07/can_the_sun_kee.html

I probably don’t have to tell you that it’s been hot this week—almost every state in the country reported a high temperature above 90°F somewhere within its borders yesterday. And as we all know, oppressive heat means oppressive energy consumption, a vicious cycle that perpetuates the effects of global warming. New York City’s power company, Con Edison, reported all-time usage records earlier this week as people remained indoors with their air conditioning cranked, causing scattered blackouts across the city (our managing editor has been without power for three days). But what if our air conditioners were able to harness some of the sun’s wicked heat and turn it into the life-saving cool air on which our comfort depends? Florida-based Matteran Energy might be able to help us do just that.

他們並非使用昂貴的太陽能電池（photovoltaic cell）直接將太陽輻射轉換成電流，Matteran 的解決方案使用便宜很多的熱量收集技術來將一種合成的液體加熱，該液體具有很低的沸點（14.4℃），建立足夠的蒸汽來驅動一個特製的渦輪機。雖然液態循環系統將熱轉換成電並非新技術，Matteran的創新解決方案卻能增加該系統的效能，讓小規模應用更具經濟效益（詳見該公司網站上詳盡的動畫說明：http://matteranenergy.us/Animation.htm）

Instead of using expensive photovoltaic cells to convert solar radiation to electricity directly, Matteran’s solution uses far-cheaper thermal-collection technology to heat a synthetic fluid with a very low boiling point (around 58°F), creating enough steam to drive a specially designed turbine. And although a fluid-circuit system converting heat into electricity is nothing new, Matteran’s innovative solution increases the system’s efficiency to a point where small-scale applications make economic sense (see the animation on the company’s Web site for a more thorough explanation).

到目前為止，Matteran 只建立少量的製冷設備，不過這項技術正朝下一階段邁進，將建立一套裝製，其冷卻力與標準的窗型冷氣相當，它是由太陽的熱量來加熱 -- 不過我不認為我們的排碳工廠會很快消失。

So far, Matteran has created only small amounts of refrigeration, but the technology is in place to take the next step, creating a unit with the equivalent cooling of a standard window-mounted A/C that is powered entirely by the sun’s heat—something I don’t think our carbon-choked  planet will be running out of anytime soon. —John Mahoney

Link – matteranenergy.com (via Treehugger)

※ 相關報導：

＊ Matteran Energyhttp://matteranenergy.com/

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The Life Aquatic

基本上這是結合冷氣機與發電機，並且巧妙利用熱交換原理的發明，其熱力來原可以是空氣當中的熱量，根據該網站，Matteran Energy 的專利技術可以透過更有效率的方式收集溫度，比之前的 Rankine cycles 系統更加有效率（這種熱力學的循環是在 1995 年由 Jeff Sterling [不是史特林引擎發明者]所發明的）。

太陽能冷氣機 瑞典研發成功 

【聯合晚報／編譯朱小明/綜合報導】 2007.02.03

瑞典「Climate Well」公司研發成功高效能太陽能冷氣機，由於無需冷媒，

也不會排放二氧化碳，這項技術如果普遍運用，可使全球溫室氣體排放量減

少達四成。

Climate Well的發明主要優點是能把太陽能量儲存起來，儲熱原理是把水和

鹽封在真空儲存槽，利用水在固態、液態、氣態間轉換，使熱能做有效利用

。在產生冷氣的同時，並可供應熱水。該公司因為這項產品獲「世界經濟論

壇」評選為2007年科技先鋒企業。

雖然太陽能冷氣機的價格為一般冷氣機的1.6倍，但可省下可觀的電費，更

重要的是一個家庭每年平均可減少13噸的二氧化碳排放量。 

太陽能蒸餾、熱水... 節能新發明 

【聯合報╱記者周宗禎／永康報導】 2008.10.15

「2008再生能源與綠建築國際研討會」昨天在崑山科大舉行，邀請英、印等能源科技先進國家及國內專家學者300多人，針對太陽能應用、節能及綠建築進行3天專題演講及論文發表，現場展示產學研發成果。

活動承辦人機械系老師陳長仁表示，配合活動展出學生設計的高效率低污染創新設計瓦斯爐、儲熱式泡腳機及保溫襪等獲獎產品，讓大家見識新式節能新發明。未來這些產品可望上市，提升國人環保生活水準，共同營造綠色台灣。

參與研發「儲能追光式太陽能真空管熱水器」的學生顏子哲表示，新熱水器以3種不同隔熱耗材儲存太陽能量，並利用真空管加上追光 ﹝隨著太陽的光線變換角度﹞系統，提升加熱效率，同樣面積產生的熱能比傳統平板式熱水器多出3倍以上。

研發「強制對流式太陽能蒸餾水器」的學生滕若薇則說，偏遠地區取水不易，新式蒸餾水器利用雙空瓶仿造溫室效應，以太陽能製造出天然無污染的水蒸氣，供人飲用，構造簡單、體積小，攜帶與使用都相當方便。

崑山科大工學院長周煥銘說，研討會獲教育部補助，遠東科大與南榮技術學院協辦，推廣將綠建築結合再生能源應用於日常生活，促進「綠生活科技產業」，推動節能與舒適的3E－Energy（節能）、Environment（環保）、Economic（經濟）的生活型態。

太陽能冷氣／太陽越烈 冷氣越冷 

【聯合報╱編譯陳世欽／報導】 2009.06.27

耗電量驚人，而且是全球暖化元兇之一的空調始終是人們在炎炎夏日中讓自己涼爽的唯一選擇，德國漢堡的Thermodyna公司已經知道如何將陽光化為涼爽的空氣。

Thermodyna計畫建造一種可在消費者需要時，自主生產電力與冷熱空氣的居住單位。整個系統的核心是名為Schukey的電機。它能夠將太陽光線化為涼爽的空氣，生產一度涼爽空氣的成本約僅5美分（台幣1.6元），不到傳統空調設備的一半。

Thermodyna老闆柏格爾特（Volker Bergholter）表示：「這種設備不使用電子零件，而且幾乎沒有任何零組件。」他強調，這種機器「感覺上非常簡單」，只需要兩部電機就可以生產涼爽空氣。

升壓機將太陽能板製造的蒸汽轉化為機械能後，據以驅動冷卻機。冷卻機可將潮濕的熱空氣吸入一個房間，將熱空氣壓縮、擴大並冷卻至攝氏20度。

Thermodyna計畫最快明年推出這種新產品。它最大的優點是，可在陽光照射最強烈時，冷卻空氣。這意味，這種太陽光冷卻機更能符合消費者的需求。

德國孚爾特Solid太陽能資訊服務公司估計，全球空調設備每年裝設的產出量平均大約2億5千萬瓩，其中只有一小部分符合環保標準。Solid的太陽光冷卻專家吳爾夫表示：「直到目前為止，各種技術的濟經效益都不好。再生冷卻系統一度的成本平均24至30美分，是傳統系統的2倍，主要是因為這種綠色冷卻系統使用極為複雜的技術。目前的方法利用太陽能為吸收冷卻機內的水與冷卻劑混合物加熱。冷卻劑揮發後壓縮，噴入熱交換機，再度揮發，熱氣取出空氣中的水分，流入熱交換機、冷卻，降低室溫。

中國早在3千年前就有消暑盛品：冷飲

中央社 2009.07.25

中國人何時發明扇子已不可考，倒是唐代在盛夏時以「涼屋」消暑是千真萬確的事。但真正說到消暑，早在3000年前的商朝，有錢人家就已經開始在冬天鑿冰貯藏於窖，以備來年盛夏消暑之需。

這個中國史上最早的冷飲，當時還有專人掌管，在周朝時稱之為「凌人」。「重慶晚報」根據典故指出，「凌人」在西周時期更成為朝廷中的一員，專門負責冷飲的製作，足以說明當時冷飲的珍貴。

古代甚至還有「冰廚」，就如同當今的空調間，「吳越春秋」中就記載越王勾踐出遊時食宿於冰廚。不過當時要製成一間空調間，耗用人力和冰量可想而知。

唐代出現了「冰商」，開始將冰當成商品來賣，不過這些冰商認錢不認人，有時反而弄巧成拙。

「唐摭言」就記載，冰商在街頭賣冰，路人熱不可耐都想一食為快，但冰商自以為奇貨可居故意哄抬冰價，路人買不起都走了。沒一會兒，冰都融化了，冰商賠了本，錢也沒賺到。

冷飲到了宋代有了新的突破。南宋詩人楊萬里曾對一種叫「冰酪」的冷飲大加讚賞；馬可波羅來中國時，受元世祖賞賜也嚐到了當時的皇家冷飲「冰酪」。

馬可波羅後來將「冰酪」的製作技術帶回義大利，經過幾百年的輾轉流傳、演變，最後成了今天大家常吃的「冰淇淋」鼻祖。