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智汇潇湘丨孙小琴:为建筑降温“量身定制”

来源:红网 作者:刘志雄 周露 编辑:翁子茜 2022-08-04 18:11:41
时刻新闻
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编者按:千秋伟业,人才为本。今年2月,明珠国际娱乐省委人才工作会议向全省发出坚定不移实施新时代人才强省战略的动员令。惟楚有材,于斯为盛,当前,湖湘这片热土人才济济,全省尊重人才、爱惜人才、重视人才的氛围愈加浓厚。为此,省委组织部、省委人才办联合红网时刻新闻推出《智汇潇湘》栏目,宣传推介明珠国际娱乐人才典型,展现湖湘英才的精神风貌。

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长沙理工大学能源与动力工程学院副院长、教授、博士生导师孙小琴。

红网时刻新闻记者 刘志雄 实习生 周露 长沙报道

一次误打误撞的选择,让长沙理工大学能源与动力工程学院副院长、教授孙小琴乐此不疲地钻研了17年。

“建筑环境与能源应用是一个很容易让人产生误会的名称,我学习之后才知道,这是门很实在的专业,室内的冷热光声等环境,与人息息相关”孙小琴说。

“于个体而言,城市大多数人的大多数时间都是待在建筑里的。”谈起自己的专业,孙小琴兴致十足,“于社会整体而言,它与可持续发展高度相关,建筑行业全生命周期的碳排放占比最高,是全球温室气体排放的最大来源,是我国实现碳达峰、碳中和目标的关键。”

孙小琴主要从事可再生能源在建筑节能降耗中应用的研究,在相变储能和建筑节能技术等方面取得了重要创新研究成果。2021年12月,孙小琴被授予第十一届“明珠国际娱乐省青年科技奖”。

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2021年12月,孙小琴被授予第十一届“明珠国际娱乐省青年科技奖”。(图片来源:长沙理工大学官方网站)

相变储能的主要特点,是大量能量的转换过程中只发生很小的温度变化。具有这种特质的材料则被称为相变材料。但相变材料的工作温度不一,导致选择难度高。

目前,孙小琴正在研究“数据中心分布式相变储能芯片级冷却技术”。数据中心这类建筑占全国用电量的2%,其中,冷却系统用电量就占数据中心总用电量的近50%。

孙小琴使用相变材料、采用模块式结构,其技术能在理论上节省30%的用电量。且她的技术能为数据中心的电子元件提供不间断冷源,做到高速均匀散热,有效避免因通信设备过热而引起的宕机问题。

模块式结构还有个优势,分布式蓄冷系统能更有效应对偶尔的工作高峰期,例如“双11”大家网购时,数据中心的负荷激增、发热量会突然增大,如按常规整体性的降温方式,整体成本太高,且会产生资源闲置。

“现在说来简单,但研究并不一帆风顺,科研瓶颈是常有的。”孙小琴说。在此项目中,有两个问题让她印象深刻,一是测温探头会产生泄漏点而影响实验效果,二是可视化要求容器透明,但常用的透明材料亚克力板有严重的密封问题。

孙小琴尝试把每一个管路做成独立系统,和厂家协商好在制作管路时直接把测温探头放里面。这似乎解决了第一个瓶颈,但紧接着另一个问题又来了:现有实验容器无论出厂时密封有多好,随着实验温度变化,容器内压力也会跟着变化,进而容易导致密封失败,影响实验结果。

“实在没有进展时,那就先放一放。”孙小琴说,“不然会容易钻牛角尖,可能过段时间回过头来再看这个问题,会产生新的思路。”

为了让相变储能技术能够得到更广泛的运用,孙小琴带领研究团队开发出了“相变墙体节能效果展示软件”,在软件中输入所在城市,软件便会根据当地情况推荐一套相应的方案,减少了相变材料的选择困难,也助推了相变储能技术在生活中的应用。

“目前已有70多个城市的数据和方案。”孙小琴介绍,“我不可能每个城市都去现场试验,所以必须先保证理论模型可行,这部分工作需要积累大量数据,进行大量的计算。”

理论模型之外,为了保证准确性,孙小琴团队曾花费一年的时间来做模拟实验。目前他们还在不断对软件进行更新,现已升级至第三版。

来源:红网

作者:刘志雄 周露

编辑:翁子茜

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