邁向碳中和減少空調(diào)能耗的機(jī)柜輻射冷卻
國際共識是，達(dá)到碳排放峰值和隨后的碳中和將被視為主要的全球挑戰(zhàn)。研究表明，建筑能耗占總能耗的35%以上，其中HVAC(暖通空調(diào))系統(tǒng)占44%。近年來，輻射冷卻作為一種被動冷卻方法被廣泛研究，它可以通過增加物體表面的熱發(fā)射率和太陽反射率來有效地降低目標(biāo)溫度。
在發(fā)表于LightScience&Application的一篇新論文中，由浙江大學(xué)李強(qiáng)教授和中國西湖大學(xué)邱敏教授領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家及其同事提出了一種光子工程熱管理策略，該策略包含將增強(qiáng)的保色輻射冷卻(ECRC)系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的主動溫度調(diào)節(jié)外殼中。通過高效的能源調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)63%的能源消耗節(jié)電。
增強(qiáng)型保色輻射冷卻系統(tǒng)是基于涉及外殼、主動冷卻器和環(huán)境(大氣、外層空間和太陽)的傳熱模型設(shè)計的。綜合考慮多方面因素，作者提出建筑外表面應(yīng)同時反射太陽能和輻射紅外能量，而內(nèi)表面需要阻擋熱輻射進(jìn)入內(nèi)部空間。為了與現(xiàn)有建筑物相結(jié)合，涂層薄膜應(yīng)該是高度透明的。
研究人員以SiO2/TiO2疊層薄膜為外表面，ITO-PET薄膜為內(nèi)表面設(shè)計并制造了該器件。通過光子優(yōu)化，光譜性能進(jìn)一步提高接近理想。然后，使用模擬外殼測試設(shè)備的散熱性能和節(jié)能效果。結(jié)果表明，在相同情況下，安裝該裝置的箱體室內(nèi)溫度比未安裝該裝置的箱體室內(nèi)溫度低9.6℃。此外，當(dāng)室內(nèi)溫度固定在26℃左右時，加裝該裝置的箱體能耗比不加裝裝置節(jié)能63%，證明該裝置具有顯著的節(jié)能能力。
此外，由于該裝置在可見光波段的整體透明度很高，因此在用該裝置覆蓋裝飾面時幾乎檢測不到色差。因此，該裝置可以靈活地應(yīng)用在現(xiàn)有的屋頂或窗戶上，而不會犧牲美觀。
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