自1990年以來(lái)，我們用于冷卻室內(nèi)空間的能源增加了兩倍，到2050年，隨著發(fā)展中國(guó)家和中等收入國(guó)家對(duì)空調(diào)的使用增加，這一能源將再次增加兩倍。研究人員正在投入大量的精力研發(fā)新型冷卻技術(shù)，以降低能耗，但在不久的將來(lái)，似乎還沒(méi)有一項(xiàng)技術(shù)能達(dá)到最佳效果。

慕尼黑人工智能設(shè)計(jì)軟件公司Hyperganic的首席執(zhí)行官Lin Kayser表示：“空調(diào)創(chuàng)新就像核聚變，距離成功總是還需要20年。”

Kayser希望使用人工智能和3D打印，給空調(diào)設(shè)備帶來(lái)顛覆性的突破。。通過(guò)使用人工智能生成一種全新的熱交換器設(shè)計(jì)，然后可以用3D金屬打印機(jī)打印出來(lái)，Hyperganic表示，它正在開發(fā)一種住宅空調(diào)裝置，據(jù)稱其效率是傳統(tǒng)空調(diào)的10倍，而購(gòu)買和運(yùn)行成本與傳統(tǒng)空調(diào)相同。

該公司與德國(guó)的EOS（金屬和塑料3D打印機(jī)制造商）和阿聯(lián)酋的制造公司Strata Manufacturing合作。

空調(diào)通過(guò)熱交換器或冷凝器裝置將室內(nèi)熱量抽到室外，將制冷劑氣體壓縮成液體，從而冷卻建筑物。風(fēng)扇吹過(guò)冷凝器，將液化過(guò)程中釋放的熱量吹到空氣中。冷卻消耗了當(dāng)今建筑物使用的能量的16%以上，而熱交換器是空調(diào)裝置中能耗最高的部件。

換熱器是需要大表面積的結(jié)構(gòu)，它們依賴復(fù)雜的彎曲內(nèi)部通道。但傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和制造在其交付的復(fù)雜性方面受到限制，事實(shí)上，為了降低成本，更傾向于更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。Kayser說(shuō)，“現(xiàn)在每秒鐘有10臺(tái)空調(diào)設(shè)備被售出，但空調(diào)裝置在過(guò)去30年中并無(wú)差別。”因此，基于 AI 設(shè)計(jì)和 3D 打印技術(shù)成為了設(shè)計(jì)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)熱交換器的最佳選擇。

然而，換熱器所需的復(fù)雜設(shè)計(jì)是基于人工智能設(shè)計(jì)和3D打印的最佳選擇。事實(shí)上，新的原型換熱器已經(jīng)成為金屬印刷公司的熱門產(chǎn)品，這些公司希望展示這項(xiàng)技術(shù)的威力。Hyperganic的使命是“大大加快物理工程領(lǐng)域的創(chuàng)新。Kayser說(shuō)，過(guò)去幾十年的大部分創(chuàng)新都是在信息技術(shù)領(lǐng)域，而汽車、飛機(jī)和電器仍然與它們最初的樣子非常相似。Hyperganic基于人工智能的設(shè)計(jì)平臺(tái)允許工程師使用從自然界中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜設(shè)計(jì)（如珊瑚）中獲得靈感的元素，制造具有完全不同結(jié)構(gòu)的熱交換器。通過(guò)增加表面積和優(yōu)化氣流，這些設(shè)計(jì)提高了組件的能效。為了利用算法工程快速迭代的優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素(如分支的級(jí)數(shù)和管道直徑)被轉(zhuǎn)化為參數(shù)，從而可以同時(shí)生成多個(gè)設(shè)計(jì)。在給定的環(huán)境中，可以高效地創(chuàng)建性能最好的熱交換器。

舉個(gè)例子：今年5月，Hyperganic和EOS公布了世界上最大的aerospike打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。Aerospik發(fā)動(dòng)機(jī)通常被認(rèn)為是一項(xiàng)艱巨的工程和制造挑戰(zhàn)。Hyperganic的人工智能算法在幾天內(nèi)創(chuàng)造了數(shù)百種設(shè)計(jì)。最好的設(shè)計(jì)印在EOS的激光粉末床熔合機(jī)上，該機(jī)器使用激光一次加熱和熔合一層金屬粉末來(lái)制造零件。

在一個(gè)日益變暖、能源匱乏的世界，空調(diào)創(chuàng)新是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。熱電材料和被動(dòng)輻射冷卻等將熱量直接送入外層空間的新技術(shù)令人興奮，但可能需要多年才能在商業(yè)上可行。Hyperganic并沒(méi)有做任何激進(jìn)的事情，在短期內(nèi)是不切實(shí)際的。“我們所做的不是火箭科學(xué)，”Kayser說(shuō)，“我們?cè)噲D將先進(jìn)制造能力和人工智能結(jié)合起來(lái)。這并不像發(fā)明完全不同的東西那樣復(fù)雜。”

他補(bǔ)充說(shuō)，該公司已經(jīng)為新的空調(diào)換熱器設(shè)計(jì)了許多新設(shè)計(jì)，并有一些性能數(shù)據(jù)。他們計(jì)劃明年在迪拜舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化會(huì)議上發(fā)布一個(gè)原型。