熱總是從溫度高的物體傳到溫度低的物體,我們身邊所有的物體都會放出熱輻射，其中一些被大氣層反射和吸收，另外部分處于特定波長范圍的輻射能逃逸到更冷的外太空。在過去的幾年中，斯坦福大學的研究團隊一直根據“輻射冷卻”開發(fā)一種屋頂系統(tǒng)，可以通過這樣做來冷卻建筑物，最新的技術測試已經設法使用類似太陽能電池板的設備來冷卻水，而無需使用電力。
研發(fā)人員稱之為輻射天空冷卻系統(tǒng)。研究人員首先在2013年提出了這個概念，作為最終希望在無需電力的情況下冷卻家庭住宅和建筑物。該系統(tǒng)將把建筑物內部的紅外光散射出去，并將其以一定的波長發(fā)射到天空中，從而使其能夠容易地通過地球大氣層并直接進入太空。為了抵消來自太陽的熱能，研究人員在這種設備上加上多層光學薄膜，能反射97％的太陽光，使系統(tǒng)在炎熱陽光下仍然發(fā)揮作用。
這些初步的概念驗證測試是使用大約（20厘米）寬的材料晶片完成的。之后，該團隊把材料作為太陽能電池板的涂層，保持冷卻，提高效率，F在，斯坦福大學的科學家已經對這個系統(tǒng)進行升級，并表明它可能是一種能冷卻自來水的實用方法。在最近的測試中，該團隊在屋頂上放置了四塊面板，面積為0.2平方米。三天后，這些面板能夠持續(xù)冷卻水， 使溫度降低3°至5°C。
利用這些測試收集的數據，研究人員模擬了這些面板如何在拉斯維加斯炎熱干旱的氣候中冷卻一棟兩層樓的辦公樓。在這些測試中，建筑物被一種蒸汽壓縮系統(tǒng)冷卻，該系統(tǒng)的冷凝器又被新的面板冷卻。他們發(fā)現整個夏天，這些面板將建筑物的冷卻成本降低了20％以上，節(jié)約了大約14.3MWh 的電力。日常生活中，節(jié)約的冷卻成本在18％-50％之間。
該研究的共同作者Aaswath Raman表示：“這項研究建立在我們以前的輻射天空冷卻系統(tǒng)的基礎上，但將其提升到一個新的水平。它首次提供了技術演示，說明如何使用輻射天空冷卻來被動地冷卻流體，并在此過程中將其與冷卻系統(tǒng)連接起來以節(jié)省電力！
為了繼續(xù)開發(fā)這些設備，研究人員創(chuàng)立了一家名為SkyCool Systems的公司，目前他們正在將面板整合到空調和制冷系統(tǒng)中。
該研究成果發(fā)表在《自然·能源》雜志上。
