斯坦福大學研發無需用電的系統 將熱量散發到太空來降低冷卻成本

熱總是從溫度高的物體傳到溫度低的物體,我們身邊所有的物體都會放出熱輻射，其中一些被大氣層反射和吸收，另外部分處於特定波長範圍的輻射能逃逸到更冷的外太空。在過去的幾年中，斯坦福大學的研究團隊一直根據「輻射冷卻」開發一種屋頂系統，可以通過這樣做來冷卻建築物，最新的技術測試已經設法使用類似太陽能電池板的設備來冷卻水，而無需使用電力。

研發人員稱之為輻射天空冷卻系統。研究人員首先在2013年提出了這個概念，作為最終希望在無需電力的情況下冷卻家庭住宅和建築物。該系統將把建築物內部的紅外光散射出去，並將其以一定的波長發射到天空中，從而使其能夠容易地通過地球大氣層並直接進入太空。為了抵消來自太陽的熱能，研究人員在這種設備上加上多層光學薄膜，能反射97％的太陽光，使系統在炎熱陽光下仍然發揮作用。

這些初步的概念驗證測試是使用大約（20厘米）寬的材料晶片完成的。之後，該團隊把材料作為太陽能電池板的塗層，保持冷卻，提高效率。現在，斯坦福大學的科學家已經對這個系統進行升級，並表明它可能是一種能冷卻自來水的實用方法。在最近的測試中，該團隊在屋頂上放置了四塊面板，面積為0.2平方米。三天後，這些面板能夠持續冷卻水， 使溫度降低3°至5°C。

利用這些測試收集的數據，研究人員模擬了這些面板如何在拉斯維加斯炎熱乾旱的氣候中冷卻一棟兩層樓的辦公樓。在這些測試中，建築物被一種蒸汽壓縮系統冷卻，該系統的冷凝器又被新的面板冷卻。他們發現整個夏天，這些面板將建築物的冷卻成本降低了20％以上，節約了大約14.3MWh 的電力。日常生活中，節約的冷卻成本在18％-50％之間。

該研究的共同作者Aaswath Raman表示：「這項研究建立在我們以前的輻射天空冷卻系統的基礎上，但將其提升到一個新的水平。它首次提供了技術演示，說明如何使用輻射天空冷卻來被動地冷卻流體，並在此過程中將其與冷卻系統連接起來以節省電力。」

為了繼續開發這些設備，研究人員創立了一家名為SkyCool Systems的公司，目前他們正在將面板整合到空調和製冷系統中。

該研究成果發表在《自然·能源》雜誌上。

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！