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科学家提出 ECRC-Incorporated 策略以减少空调能耗

整个国际社会一致认为,当代几十年的主要全球挑战将是达到碳排放峰值并最终实现碳中和。据研究,建筑能耗占总能耗的35%以上,其中HVAC(供暖、通风和空调)系统占44%。

科学家们提出了 ECRC-Incorporated 策略来减少空调能源消耗。
a 主动温度调节外壳和通过屋顶的外部空间之间的热交换示意图。 b ECRC(增强保色辐射冷却)系统外表面(红色)和内表面(蓝色)的理想光谱。 c 上图:两个表面覆盖的图案的光学图像。下:带有设备的模拟外壳。 d 实验结果:比较裸屋顶、仅热镜屋顶和 ECRC 屋顶的室温和能耗。图片来源:Yining Zhu、Hao Luo、Chenying Yang、Bing Qin、Pintu Ghosh、Sandeep Kaur、Weidong Shen、Min Qiu、Pavel Belov 和 Qiang Li

辐射冷却作为一种被动冷却方法,通过提高物体表面的热发射率和太阳反射率,可以有效地降低目标温度,近来备受关注;然而,它与当前主动调节的温度和装饰外壳的集成目前已被排除在研究之外。

由浙江大学李强教授和中国西湖大学邱敏教授领导的一组科学家提出了一种光子工程热管理策略,该策略将增强的保色辐射冷却 (ECRC) 系统整合到现有的主动温度调节系统中。和装饰外壳。这篇新论文发表在 光科学与应用.通过智能能源调节,能源消耗最多可降低 63%。

改进后的保色辐射冷却系统基于包括外壳、主动冷却器和环境(大气、外层空间和太阳)的传热模型。

考虑到各种参数,作者建议结构的外表面应既反射太阳能又发射红外能量,而内表面应防止热辐射进入内部空间。此外,涂层薄膜应该是高度半透明的,以与现有结构融为一体。

研究人员使用 SiO2/TiO2 叠层薄膜作为外表面,ITO-PET 薄膜作为内表面来设计和构建器件。光子优化将光谱性能提高到接近最佳水平。接下来使用模拟外壳测试该设备的冷却性能和节能效果。

在相同条件下,研究结果表明,安装该设备的外壳的室内温度比没有安装该设备的外壳的室内温度低9.6°C。

当内部温度设置在26°C左右时,有设备的外壳比没有设备的外壳能耗降低了63%,显示了小工具惊人的节能能力。

此外,由于该设备在可见光带中通常具有很高的透明度,因此在用该设备覆盖装饰表面时几乎看不到任何颜色变化。因此,该小工具可以连接到现有的屋顶或窗户上而不会失去美感。

期刊参考:

朱。 Y., 等人., (2022) 用于主动温度调节外壳的保色被动辐射冷却 光科学与应用 10.1038/s41377-022-00810-y

来源: http://english.ciomp.cas.cn/

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