时至今日,全球变暖问题日益严重,能源资源日益紧缺,各行业对节能减碳的要求也越来越高,特别是建筑行业,每年的能耗大约占年总能耗的 40%,其中很大一部分是用于建筑物的温度管理,随着人口数量增加和社会发展,能源需求将会不断增加,形成加剧全球变暖和能耗增长的恶性循环。 辐射制冷由于其完全被动的制冷机制,制冷系统无需任何能量输入,是解决全球变暖和降低能耗的有效方法。
辐射制冷的基本概念
任何高于绝对零度(-273℃)的物体(比如:太阳,人体等)都会向外辐射电磁波,当两个温度的物体进行辐射交换时,热量就会从高温物体流向低温物体,使高温物体温度降低,而无需任何外部能源消耗。辐射制冷技术就是基于 大气红外窗口效应 向外太空输出热量的一种降温方式。
具体来说,地球周围有一层厚度约100千米的大气层。这层大气是地球上生物赖以生存的基本条件,大气层通过吸收、散射和反射太阳辐射,使得地表保持适宜的温度,但与此同时也阻隔了地球辐射向外太空发散,然而大气层 在8-13微米波长范围内几乎是完全透明的。 也就是说只要利用这一区间,就可以通过辐射,主动将物体自身热量直接传递至外太空, 从而降低物体 温度而不会导致温室效应。
尽管辐射制冷现象在自然界中很常见,然而其应用却一直局限于夜晚,因为白天太阳光的辐照很强,辐射制冷现象并不显著, 理论上来讲我们只要找到一种材料能同时满足 在太阳直射情况下几乎不吸收能量,又能够在8-13微米波长范围内发出红外辐射能量,就可以在晴朗的白天也能达成辐射制冷的效果。
理论上听起来似乎很容易,然而事实却是从上世纪50年代一直到本世纪初一直有国内外课题组在开展相关研究,但 直到最近几年随着光子超材料领域的发展和突破才得以实现白天辐射制冷。
目前已经有 越来越多的公司和机构, 开始将辐射制冷技术纳入其产品研发和应用计划之中, 让我们一起期待!
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