如何避免使用能量密集过程，以淡水生产作为副产品实现可持续冷却？论文提出需要拓展现有制冷和冷却技术的边界，将其与吸附式空气取水、热泵、辐射制冷等先进技术有机结合，对水分-能量热力过程进行调控，解决炎热、干旱的地区高效空调制冷以及淡水协同收集的难题，为实现全球绿色低碳转型和可持续发展提供新的途径。鉴于炎热干旱地区具有晴天和充足的阳光的气候特点，论文提出利用太阳光热-储热热能以及天空辐射制冷冷能分别协调增强吸附剂（干燥剂）解吸和吸附过程，进而为利用吸附-解吸过程中同时存在水分和能量的储存和传输效应、协调处理空气温湿度提供可能。

论文基于之前研究经验分析得出，吸附剂在吸附过程中，会自发捕捉空气中的水分，并释放吸附热，水分被捕捉后形成了低湿度的空气。该过程产生的吸附热可以通过辐射制冷组件冷却，也可以通过耦合热泵系统的蒸发器实现冷却，增强吸附剂吸附能力。如耦合热泵系统，其干燥剂涂层蒸发器本身具有调控室内空气温湿度的能力，经吸附剂除湿后的空气可以进一步降温，最终产生低温和适当湿度的舒适空气。而吸附剂的解吸过程中，所需要的解吸热可以由太阳能光热-储热系统提供，实现干燥剂的再生，解吸出的水蒸汽可以冷凝收集获得淡水。吸附剂的解吸可以与吸附剂的吸附同时发生，实现连续的除湿以及空气取水。此外，吸附剂的解吸热也可以由热泵系统的冷凝器提供，实现系统冷凝废热利用，解吸出的水蒸汽冷凝热也可以由热泵回收，进一步提高系统的能量效率。

论文提出，该系统可以实现高效热泵空调制冷，也可以实现干旱地区空气取水。通过吸附剂及热泵的空气除湿和再生过程实现吸附空气取水，以及通过辐射制冷模块降低物体表面（如建筑墙体、屋顶）温度，实现夜间相对湿度较高的空气结露取水，进而实现炎热干旱地区协同可持续空调制冷与空气取水。论文提出的耦合空调制冷与空气取水技术路线，为解决干旱地区的温湿度调控和淡水供给难题提供了一种前所未有的创新方案。通过该技术路线，可以将空气中的水分利用起来，实现对空调制冷和供水各环节能耗与碳足迹的降低，推动全球可持续、低碳的发展途径。该技术路线具有广阔的应用前景和社会价值，可应用于建筑节能、工业生产和农业生产等各领域，为各行各业的可持续发展提供支持。

王如竹教授从事制冷、热泵与热调控研究，构建了太阳能热能及低品位热能高效利用技术体系，引领和推动了我国空气源热泵热水器、小温差供热系统、热泵蒸汽发生系统、除湿换热热泵空调等产业的形成与发展，近30项国家及国际发明专利获得转化与应用；主持的成果获国家自然科学二等奖和国家技术发明二等奖，何梁何利基金科学与技术创新奖；作为首位中国学者荣获国际能源署热泵大奖、国际制冷学会最高学术奖Gustav Lorentzen奖章等5项重要国际学术奖项。他领衔的能源-空气-水创新团队（ITEWA）长期致力于解决能源、水、空气交叉领域的前沿基础性科学问题和关键技术，旨在通过学科交叉实现材料-器件-系统层面的整体解决方案，推动相关领域取得突破性进展。团队近年来在Joule、Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Chemical Society Reviews、Nature Water、Nature Communications等高水平期刊发表40余篇学科交叉论文。

阅读原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.add1795