2013 年度发明奖:省钱利器

一个由18轮卡车废气驱动的暖通空调系统。

半挂卡车司机怠速运转引擎以加热或冷却车辆驾驶室——这项做法每年消耗10亿加仑的燃料。驾驶室后部的小型发动机,称为辅助动力装置(APU),能以更少的燃料完成任务,但它们噪音大且气味难闻。一支由五名安大略省的工程师和机械师组成的团队已经设计出了一种可能的更好解决方案:一种名为HYPER的APU,它利用废热运行。

该团队最初是为了参加2008年X大奖赛而组建,目标是制造一辆百公里油耗100英里的汽车。在一次头脑风暴会议中,有人脱口而出:为什么不利用车辆废气的能量来运行暖通空调系统呢?“我们做了很多建模,发现能量数值是可行的,”团队成员Jack MacDonnell说。他和另外两人决定全职开发一种新型APU。

HYPER的工作原理类似于家用冰箱,但体积只有其三分之一。它通过将高压下的液体制冷剂减压成气体来制冷——这个过程会吸收能量。然后气体冷凝,重新开始循环。但HYPER不是使用电力来驱动这个过程,而是利用半挂卡车高达660°F(约349°C)的废气热量。MacDonnell说,该APU在行驶一小时后,可以储存6到10小时的制热或制冷能力。根据早期测试,他认为该设备可以将卡车司机每年的燃料消耗量减少9%,碳排放量减少约20吨。

该团队正在一台改装的半挂卡车上测试HYPER,希望在2014年销售适用于公路运输的设备。美国道路上有250万辆卡车,HYPER有望产生显著影响——但该团队还希望将其应用于公共汽车、房车、乘用车等领域。“我们将极大地减少排放、燃料消耗,并减少对外国石油的依赖,”MacDonnell说。

Graham Murdoch

工作原理

1) 660°F(约349°C)的半挂卡车废气加热流经交换器的制冷剂混合物[红色]。制冷剂的溶剂从溶质中沸腾出来,使HYPER系统加压。
2) 第二个交换器使用风扇帮助冷却制冷剂并将其冷凝成高压液体。
3) 制冷剂[黄色]通过喷嘴,闪蒸成气体[蓝色]。这会从相邻的流体回路中吸热,使其冷却到约23°F(约-5°C)[绿色]。
4) 一个储液罐储存冷冻流体。
5) 吹过蒸发器(由冷冻储液罐流体供能)的风会冷却卡车驾驶室。
6) 最终交换器将制冷剂冷凝成液体,以重新启动循环。

发明人
Jack MacDonnell, Dave Gibbs, John Stannard

公司
EnerMotion

发明
HYPER APU

开发成本
$800,000

成熟度
6/10

更新于2013年4月19日:文章插图已澄清,以显示HYPER APU系统工作原理的更多细节。标题2)中的一个错误也已更正。

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