原创 耗资数十亿美金，可穿戴空调真的能实现？

　　2019年7月是有记录以来最热的月份。而且，如果我们继续依靠传统的空调来保持身体凉爽，那么夏季的气温很可能会持续上升，电费账单也会持续上升。由于这些设备消耗大量能源，A / C单元的数量已经对气候构成威胁。根据一份报告，已经有12亿台A / C单元将冷空气泵入人们的家中，到2050年，这一数字有望达到45亿;预计在相同的时间内能源需求将增长两倍。这是一个恶性循环：降温实际上是在加剧地球的气候变化。

　　与为整个建筑物进行制冷相比，为个体进行制冷可能会便宜得多且浪费更少。家用制冷行业是一个很大的市场：根据美国能源部的数据，空调每年花费美国人290亿美元。尽管如此，保持冷静不只是节省金钱或能源。患有健康状况(例如癌症)的人可能会出现潮热并难以调节温度。随着全球温度升高和能源效率变得越来越重要，一群公司，初创公司和研究小组正在争相开发可穿戴式和便携式设备，它们可以像迷你空调一样，为您量身定制-无论您想要省钱，调节健康或减少碳足迹。

　　全球电子产品制造商索尼只是涉足散热可穿戴游戏的公司之一。7月下旬，该公司在日本成功开展了一项名为Reon Pocket的设备的众筹活动，该设备将坐在脖子上的特别设计的汗衫的口袋中，由于具有半导体的特性，该设备可立即冷却。珀尔帖效应(稍后会详细介绍)。

　　该项目是索尼启动加速计划的一部分，已经获得了全部资金，索尼计划在2020年东京奥运会召开之前开始销售该产品。考虑到城市最近的热浪，像这样的设备可以使在户外观看奥运会更加容忍，甚至可以帮助运动员自己。加上组合的汗衫，价格将在130美元左右，但目前仅在日本销售。

　　索尼并不是唯一一家试图利用不断上升的热量的公司。Embr Labs是一家由三名MIT博士生创建的初创公司，他们感到沮丧的是，即使在建筑物中只有几个人的情况下，他们的实验室在夏季始终会冻得很冷。

　　他们认为，为实验室内的每个人提供冷却设备，而不是使用疯狂的能量来冷却广阔的空间，是否有意义?他们的解决方案是将一种售价299美元的小型设备Embr Wave戴在手腕内侧。只需按一下按钮，靠近皮肤的陶瓷板就会变得很冷，通过对准位于腕部内部的敏感热感受器神经为您提供一些缓解。该公司声称，由于Embr可以让人们为自己而不是整个办公室或家庭进行降温，因此可以节省的能源占建筑物总降温成本的15%至35%。

　　最近一个周末，我戴了Embr Wave眼镜，其中包括八月份纽约酷暑期间的购物之旅。按下Wave的按钮，然后立即感觉到该设备在我的皮肤上变冷，这非常容易。像索尼的Reon Pocket一样，这波浪潮由一个贴在皮肤上的散热板和一个较大的铝制手镯形式的铝制散热器组成。Wave不会持续很长时间。您设置它运行的持续时间，然后在该时间段内缓慢增加和减少波浪中的冷感。不足以欺骗我的整个身体以为外面并不热，但这确实使优势消失了。加州大学伯克利分校建筑环境中心的一项2018年研究发现，Embr Wave可以使人们感到舒适度提高多达5度。

　　创建可让您冷却的可穿戴设备非常困难，这主要是由于物理定律所致：如果要使衣服变冷，则必须使其他东西变暖。这就是窗户A / C单元伸出窗户的原因：它们可以将热空气从建筑物的内部吹走，而向内部吹冷空气。Embr联合创始人兼首席运营官山姆·沙姆斯(Sam Shames)说：“当您变得越来越小时，尤其是如果您想携带便携式设备，消散热量变得越来越困难。” 同样，还有另一个问题：冷却东西要比加热东西花费更多的能量。结果，冷却设备通常很大，笨重且响亮，这都是由于冷却过程固有的效率低下。

　　这就是为什么Embr Wave和Sony的Reon Pocket使用材料科学怪癖(称为Peltier效应)以较小的形式提供强烈的降温感觉的原因。在1830年代，法国物理学家让·查尔斯·阿塔纳西斯·佩尔捷(Jean Charles Athanase Peltier)发现，如果在金属和半导体(与当今电子产品中使用的材料相同)之间的结点上流过电流，就会产生冷却效果。如果沿另一个方向运行电流，则会产生热量。如今，从加热的汽车座椅到酒柜的所有事物都可以找到利用这种效应的设备，称为热电设备。这就是火星漫游者的冷却方式，并为国际空间站的制冷和供暖提供动力。

　　Embr Wave和Reon Pocket都利用热电效应在设备很小的装置上产生冷却，从而可以戴在身上。但是热电也需要大量能量。为了提高Embr Wave的效率，该初创公司的团队设计了热电设备，使其仅以人体对最佳温度的响应为目标。由于温度感觉是相对的，因此该设备无需在接近冰点的任何地方即可感到凉爽-它只需要比正常的人体温度低一点即可。该设备的温度上升和下降缓慢，这要归功于专有的算法，该算法可以将温度改变得足以产生冷却感，同时节省电池电量。Embr团队说，您一次充电即可运行设备的2至3分钟的循环，最多可运行50次。

　　同时，学术研究人员也在探索珀尔帖效应可用于制造可穿戴设备的方式。在加州大学圣地亚哥分校，机械工程和材料科学教授Renkun Chen及其团队创建了一种可穿戴式贴片，该贴片使用类似的技术提供即时冷却。

　　柔性贴片由能源部资助开发，设计巧妙，仍然使用热电效应来冷却，但不需要散热片，因为贴片的侧面之间有一层绝缘层它紧贴着穿着者的皮肤，而贴剂的一侧则将热量散发到环境中。Chen的目标是最终将补片编织到衣服上，这可以帮助像建筑工人这样的人在极端条件下在户外工作，尽管他的工作原型可以使用臂章紧贴皮肤。他正在与数家服装公司进行谈判，并希望在几年内将该技术商业化。

　　Chen说：“我们的计划之一是为有更紧急需求(尤其是健康状况)的人制造更大的散热片。”他指的是散热片如何帮助潮热患者。“而且我们将逐步制造出更先进的产品，例如与特殊的乘用车整合。”

　　尽管热电特性是可穿戴空调研究的主要途径之一，但一些初创公司正在研究不同的技术来创建个性化的制冷。一家名为Mobile Comfort的初创公司正在将马里兰大学的便携式空调研究商业化，该公司正在开发一种名为RoCo的移动空调，该空调看起来几乎像一个大型空气净化器，顶部附近的开口向用户吹送冷空气。

　　但是，尽管RoCo使用可用的最小的压缩机(将温暖的空气输送到家中的泵)来产生冷空气，但它使用的过程与传统空调相同。但这并不需要空调通常需要的通风。取而代之的是，该装置使用了一个聪明的散热器：一种相变材料或一种可以根据其拥有的能量而改变其物理形式的物质。冰是相变材料的一个例子：对冰进行加热时，冰会从固体缓慢变为液体。但是，与融化相比，冰融化所需的能量要少得多，但Mobile Comfort选择了一种相变材料，这种相变材料需要大量的能量才能将状态从固体变为液体。RoCo原型不是将热空气吹出A / C单元的背面，而是将其产生的所有热量散发到这种材料中，

　　这使设备可以持续约八个小时。在这段时间内，RoCo使用摄像头跟踪用户在空间中的位置，并旋转360度以跟随用户所走的位置，通过设备顶部的开口吹凉气，从而使他们不断地被冷却。当人员离开房间时，设备将自动关闭。当设备最终确实用完了所有的散热器时，用户必须撤消该过程：这需要几个小时，但是您所要做的就是将其设置为释放在不使用时存储的热量。房间。这听起来可能适得其反，但该公司表示，在此过程中，原型仅产生与运行两盏灯相同的热量。

　　Mobile Comfort与大型空调制造商Daikin合作，该研究最初由能源部资助，其构想是人们可能有一天会使用该设备节省能源费用。“舒适的想法是，如果将恒温器的设定点提高到比舒适的温度略高的温度，然后将其用于补充冷却，将可节省大量能源，” Mobile Comfort的首席执行官Todd Stave说。

　　但是，尽管Stave发现在中央A / C不太流行的亚洲和欧洲的消费者在他的市场研究中普遍都接受了这个想法，但美国的消费者却没有。他说：“北美人民不在乎能源成本，它太便宜了。” “因此，他们将在没有空调的地方使用它：露台，泳池甲板，车库。”

　　RoCo还远远没有上架：Stave的目标是在2021年推出。也许到那个时候，美国的能源价格会更高。那时，寻找避免使用传统空调的方法可能是节省能源成本的实用方法。体积更小，效率更高的空调(例如RoCo)或热电驱动的可穿戴设备(例如Embr和Reon口袋)可能会打破耗能的空调的恶性循环，从而导致极高的热量，进而说服更多的人打开空调。 C保持舒适。相反，它们可以帮助人们节省能源，同时保持凉爽，即使外面很热。