2018年11月29日
科学家们麻省理工学院想出了一种新方法提供冷却在炎热的晴天,使用低成本的材料,不需要化石fuel-generated权力。欧洲杯足球竞彩被动系统基本上是一个高科技的阳伞和可以用来补充其他冷却系统保护药物和食物在炎热的,离网的位置。
两个版本的设备由麻省理工学院的研究人员设计的,使用一条金属块阳光直射,构建和测试在麻省理工学院建筑屋顶确认他们可以提供冷却远低于环境空气温度。(图片由Bikram Bhatia)
系统被设计为允许排放的热量在中红外的光可以直接穿过大气层,辐射到寒冷的太空,穿刺穿过像温室气体。避免在阳光直射下加热,一块金属设备上方悬挂阻碍太阳的直接照射。
这个新系统是本周在《华尔街日报》解释说自然通讯一篇论文中,研究科学家Bikram Bhatia,研究生Arny勒罗伊,机械工程教授和系主任Evelyn Wang物理学教授马林Soljačić和麻省理工学院的六人。
从理论上讲,他们可以提供冷却系统的20°C (36°F)低于环境温度在波士顿,科学家们说。到目前为止,在他们的初步概念验证测试,他们已经意识到冷却6°C(约11°F)。对于应用程序来说,它需要更多的冷却,其余部分可以通过传统的制冷系统或热电冷却。
其他研究小组试图设计被动冷却系统,辐射热量的形式中红外波长的光,但是这些系统都是基于复杂工程光子设备可能不划算,不容易获得广泛使用,科学家们说。设备是复杂的设计,以反映所有波长的阳光几乎完美,只有在中红外放电辐射范围,在大多数情况下。结合选择性反射率和辐射率需要一个多层材料层的厚度在哪里操纵纳米精度。
尽管如此,事实证明,可以达到类似的选择性就挡住了阳光直射着一条细细的定位在合适的角度覆盖太阳的路径穿越天空,不需要主动跟踪的装置。然后,一个简单的装置由一个廉价的塑料薄膜、白漆、抛光铝、和绝缘可以允许所需的热量排放通过中红外辐射,这是最自然的物体冷却的方式,而阻止设备被阳光直接加热。其实,简单的辐射冷却系统自古代以来使用达到夜间冷却;问题是,这样的系统没有函数在白天阳光下的热效应是不少于10倍最大可以达到冷却的效果。
但加热太阳的光线直线传播和很容易阻塞你的经验,例如,通过走进树的影子在炎热的一天。通过遮阳设备基本上把伞,和补充,与设备绝缘保护它从周围空气温度,科学家使被动冷却更可行。
“我们建立了设置和做了户外实验在麻省理工学院的屋顶,“巴蒂亚说。”这是通过使用非常简单的材料”欧洲杯足球竞彩和生动地显示系统的有效性。
这是一种看似简单的。通过一个单独的阴影和发射器atmosphere-two单独的组件,这些组件可以相对low-cost-the系统不需要一个特殊的发射和吸收选择性的能力。我们使用角度选择性允许挡住了阳光直射,在我们继续发射载热波长向天空。
伊芙琳,机械工程教授和系主任,麻省理工学院。
这个项目“启发我们重新思考使用黯然失色。”沈一尘说研究联盟和论文的合著者。“在过去,人们只能考虑用它来减少加热。但现在,我们知道如果使用阴影潇洒地加上一些支持性的光过滤,它可以被用来冷却对象,“他说。
限制了系统的一个因素是湿度大气中,勒罗伊说,它可以阻止一些红外发射在空中。在波士顿这样的城市,靠近海洋,比较潮湿,这限制了冷却的总量可以达到,限制在大约20°C。然而,在干燥的环境中,如西南美国或全球许多沙漠和干旱环境,最大可以达到冷却可以更大,他说,可能高达40°C (72°F)。
虽然大部分辐射冷却的研究集中在更大的系统,可以应用于冷却整个房间或建筑物,这个方法更本地化,王说:”这将是有用的对于制冷的应用程序,比如食品存储或疫苗。”当然,保护疫苗和其他药物的衰变热,热带环境一直是一个巨大的不断挑战,这项技术可以完全解决。
即使系统没有足够的降低温度到理想水平,“这至少可以减少负载”电制冷系统,提供最终的冷却,王说。
系统也可能是有益的对于某些类型的集成光伏系统,镜子是用来阳光直射在太阳能电池以提高其效率。但这样的系统很容易过热,主要需要积极使用液体和泵热管理。相反,这种集中系统的背后可以配备使用的中红外发射表面被动冷却系统,并能调节加热没有任何积极的干预。
他们继续工作来增强系统,最大的挑战是发现方法来提高设备的绝缘,阻止它从周围的空气加热过度,虽然不是妨碍其辐射热量的能力。
主要的挑战是发现绝缘材料,将透红外线,”勒罗伊说。
Arny勒罗伊,研究生,麻省理工学院。
团队已申请发明专利和期待快速寻找实际应用。
研究小组包括林赵,梅丽莎Gianello Duanhui,田古Juejun胡,麻省理工学院。这项研究支持的固态太阳能热能量转换(S3TEC)中心,一个美国能源部能源前沿研究中心。