不开冷气房间也能降温,“辐射冷却系统”可省下空调用电达 20%

作者 | 发布日期 2017 年 09 月 08 日 8:58 | 分类 光电科技 , 太阳能 , 能源科技
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【Technews科技新报】我们大多数人或许都听过太阳能热水器,但现在可能有一种反太阳能水冷却器,来自美国斯坦福大学团队的最新研究开发,这项技术让一栋两层楼建筑的空调用电成本节省高达 20%。研究人员乐观地说,未来该技术很快就可以广泛应用于传统空调和冷却系统上。



这群来自斯坦福大学的工程师,其实已于 2014 年展示过一种光学散热面板,称为辐射天空冷却(radiative sky cooling)技术,他们利用特殊的光子辐射冷却(photonic radiative cooling)材料直接将 97% 的太阳光反弹、将建筑物内部结构的热红外光以特定波长反射回外太空。当时主要研究人员之一阿斯沃斯·拉曼(Aaswath Raman)就曾说,未来这世界可能不再需要依赖由电力系统冷却的空调设备,只差他们思考如何将建筑物内部的热红外光有效传导到外部面板。

现在,同一个团队突破重围,实现研究进化版,利用流经面板系统的水来冷却整栋建筑物的温度,整体过程完全不插电演出。拉曼表示,这次研究是基于 2014 年的技术再延伸,他们在屋顶上放置 4 块面积为 0.05 坪(2 平方英尺)的反光材料面板,然后利用这项技术让面板底下快速流动的液体(自来水)降温,3 天时间内,水温持续降得比周遭环境温度还要低 5℃。

接着他们再进一步透过建模展示发现,如果用这项技术来代替传统的蒸气压缩系统,可以使一栋位于干燥气候(如美国拉斯维加斯)的两层办公楼,其夏天冷却系统的耗电量减少将近 21%(14.3MWh)。

据估计,冷却系统消耗全球发电量 15%,占全球温室气体排放量的 10%,等到了 2050 年,冷却需求将增涨十倍,因此,如何提高冷却系统的效率将是 21 世纪能源挑战的关键一战。团队领导人斯坦福大学电机工程学系教授范汕洄(Shanhui Fan)等人乐观认为,这项技术很快就可以广泛应用于传统空调和冷却系统。现在,研究人员正努力尝试将面板与空调、冷藏系统相结合,而新技术对数据中心和太阳能电池的降温都是一大卖点。

团队在 2015 年也已将辐射天空冷却技术应用在太阳能电池的散热涂层,试图解决长期困扰太阳能电池产业的问题:当太阳能电池越来越热,把光子转换成有用电力的效率就会越低。他们在电池上覆盖一层超薄涂料,一面让电池持续吸收可见光转换能量,一面把不可见的热红外光辐射掉,降温效果达到 5℃ 以上。这对于一个转换效率已经达 20% 的硅晶太阳能电池来说,还可再提升效能达 1% 以上。

(首图来源:Aaswath Raman/斯坦福大学

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