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    研究人員一直在探索如何利用具有防曬作用的納米材料來為建筑物的屋頂散發熱量的被動冷卻技術,中國玻璃網,meesm.com
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    研究人員一直在探索如何利用具有防曬作用的納米材料來為建筑物的屋頂散發熱量的被動冷卻技術
    2021年05月17日    新聞來源:中國玻璃網 meesm.com    |  投稿

    布法羅大學工程師領導的新研究在這一領域取得了重大進展。


    2月8日發表在《細胞報告物理科學》雜志上的一項研究描述了一種獨特設計的輻射冷卻系統,該系統具有:


    在陽光直射的室外環境中,將測試系統內部的溫度降低了12攝氏度(22華氏度)以上。

    將用于模擬夜晚的實驗室中的測試箱溫度降低了14攝氏度(華氏25度)以上中國玻璃網meesm.com。

    同時捕獲了足夠的太陽能,可用于將水加熱到大約60攝氏度(140華氏度)。

    工程師說,雖然測試的系統只有70平方厘米(27.5英寸)平方,但最終可以擴大規模以覆蓋屋頂,目的是減少社會對化石燃料進行冷卻和加熱的依賴。它還可以幫助電力供應有限的社區。


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    該研究的主要作者,UB工程與應用科學學院電氣工程學教授甘巧強博士說:“在我們的日常生活中非常需要加熱和冷卻,特別是在變暖的世界中?!?/p>


    研究團隊包括威斯康星大學麥迪遜分校的于宗夫博士。Boon Ooi,沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)博士;以及UB的Gan實驗室和KAUST的Ooi實驗室的成員。


    系統設計和材料是成功的關鍵


    該系統主要由兩個反射鏡組成,它們由10個極薄的銀和二氧化硅層制成,并以V形放置。


    這些鏡子吸收入射的陽光,將可見光和近紅外波中的太陽能轉化為熱量。鏡子還反射來自“發射器”(兩個鏡子之間的垂直框)的中紅外波,然后反射它們攜帶到天空中的熱量。


    甘說:“由于中央散熱器的兩個表面的熱量都反射到了天空,因此散熱器上的局部冷卻功率密度增加了一倍,從而導致了創紀錄的高溫降低?!?/p>


    甘說:“大多數輻射冷卻系統會散射太陽能,這限制了系統的冷卻能力?!?“即使有完美的光譜選擇,在環境溫度為25攝氏度的情況下,冷卻功率的上限約為每平方米160瓦。相比之下,這些系統頂部的太陽能約為每平方米1000瓦。簡直浪費了?!?/p>


    分拆公司旨在將技術商業化


    Gan聯合創立了一家分拆公司Sunny Clean Water LLC,該公司正在尋找合作伙伴將該技術商業化。


    “我們系統的關鍵創新之一是能夠將單個系統中不同組件的太陽加熱和輻射冷卻分離并保留,”共同第一作者,工程學院電氣工程博士學位候選人Lyu Zhou說道。和應用科學?!霸谝归g,輻射冷卻很容易,因為我們沒有太陽能輸入,所以熱量散發出去,我們就很容易實現輻射冷卻。但是白天的冷卻是一個挑戰,因為太陽照耀著。在這種情況下,您需要找到將太陽能與冷卻區分開的策略?!?/p>


    這項工作是建立在先前的研究基礎上的,Gan的實驗室領導的這項研究涉及在擁擠的城市中創建一個圓錐形的系統來實現無電制冷,以適應氣候變化。


    “新的雙面體系結構實現了創紀錄的局部冷卻功率密度,超過每平方米280瓦。在沒有真空熱隔離的標準大氣壓下,我們在實驗室環境中將環境溫度降低了14.5攝氏度,并且在使用簡單的實驗系統進行的室外測試中,溫度超過了12攝氏度?!绷硪晃坏谝蛔髡?,工程與應用科學學院電氣工程研究助理教授宋浩敏博士說。


    “重要的是,我們的系統并不僅僅是浪費太陽能輸入能量。相反,太陽能被太陽光譜選擇鏡吸收,并且可以用于太陽能熱水,在發展中國家廣泛用作節能設備。 ”,甘說?!八梢栽诓恍枰娏Φ膯蝹€系統中同時保留太陽能和輻射冷卻效果。這實際上是一種冰和杉木的'魔術'系統?!?/p>


    研究小組將繼續研究改善技術的方法,包括研究如何捕獲足夠的太陽能以煮沸水,使其適合飲用。


    這項工作得到了美國國家科學基金會熱傳輸過程計劃的資助。


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