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低成本节能的辐射冷却系统 可用于实际应用

位于科罗拉多大学博尔德分校校园建筑屋顶上的一系列RadiCold冷却模块。

科罗拉多大学博尔德分校和怀俄明大学的工程师成功地扩大了创新的水冷系统,能够为结构提供连续的昼夜辐射冷却。这一进步可以提高夏季发电厂的效率,并为家庭,企业,公用事业和工业带来更高效,环保的温度控制。

这项新研究展示了2017年推出的低成本混合有机 - 无机辐射冷却超材料如何可以扩展到大约140平方英尺的阵列 - 小到足以适应大多数屋顶 - 并且可以作为一种几乎没有电力消耗的自然空调。

“你可以将这些面板放在单户住宅的屋顶上,并满足其冷却要求,”该研究的第一作者,CU博尔德机械工程系的博士后研究员赵东亮说。

今天在Joule期刊中描述了这些发现,并利用了自然辐射冷却原理。

“由于白天太阳光吸收的热量导致地球的温度变暖,它不断向冷宇宙发射红外光,”机械工程的杨荣贵教授和该研究的第一作者说。“在夜晚,由于没有阳光的发射,地球会降温。”

研究人员的薄膜状材料反射了几乎所有阳光,同时仍然允许物体储存的热量尽可能地逸出,即使在正午的阳光下也能保持比周围空气更冷。

“我们现在可以使用当前的卷对卷制造技术以低成本生产这种材料,具有显着的优势。”机械工程副教授尹晓波和CU博尔德材料科学与工程专业。

“我们现在可以将这些材料应用于建筑屋顶,甚至可以建造像这样的大型水冷却系统,与传统的空调系统相比具有明显的优势,传统的空调系统需要大量的电力来运行,”副教授Gang Tan说道。怀俄明大学土木与建筑工程系。

研究人员在室外的各种天气条件下测试了他们的系统,包括风,降水和湿度。在2017年8月和9月进行的实验中,他们专有的RadiCold模块在当天最强烈的夏日阳光下,在12:30 pm至3 pm之间保持一个容积为20华氏度的超材料的环境空气。

研究人员还向他们的技术介绍了动态调度的一个要素,预计办公室等结构在夜间可能会有限制或没有冷却需求。然而,在建筑物集成系统中,可以添加冷藏单元以通过该系统中的传热流体(例如水)捕获冷量,并允许其在随后的一天中被回收以减少高峰需求期间的冷却应变。

“我们已经建立了一个在现实世界中实际应用的模块,”杨说。“从材料层面到系统层面,我们已经走得非常快。”

Yang说,RadiCold模块可以成为单户住宅,企业,发电厂,市政公用设施和数据中心设施以及其他潜在应用的补充冷却的可行解决方案。

该研究的其他共同作者包括CU Boulder研究生Ablimit Aili和Yao Zhai以及高级本科生Jiatao Lu和Dillon Kidd of Mechanical Engineering。美国能源部的高级研究计划局 - 能源(ARPA-E)为该研究提供了资金。该技术已获得Radi-Cool Inc.的许可。

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