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  • 在现场试验中,被全光照下测得的辐射冷却装置的性能,无论是用在适当位置(左)的绝缘材料,没有它(右)。

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  • 在与智利的研究人员合作,球队在圣佩德罗的阿塔卡马沙漠镇进行了实地测试,在这里看到的,以及在马萨诸塞州剑桥市。

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系统提供冷却与没有电

在左边的照片,新的绝缘材料块的磁盘和反射可见光,隐藏其下的澳门太阳城最新网站的标志。但在红外光中可见,在右,该材料是透明的,标志是可见的。

被动装置依靠该块入射太阳光的材料层上,但允许热量辐射掉。


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卡尔·莉迪·让·巴蒂斯特
电子邮件: kjeanbap@mit.edu
电话:(617)253-1682
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可以想象,可以在炽热在晴天阳光坐在外面的装置,并且不使用任何功率凉下来的东西由超过23华氏度(13摄氏度)。这听起来像魔术,但研究人员在澳门太阳城最新网站和智利设计了一个新的系统可以做到这一点。

的装置,它没有移动部件,作品由称为辐射冷却过程。它块入射的太阳光以从加热向上保持,并在同一时间有效地辐射红外光 - 其本质上是热 - 即穿过直出而起并进入空间,从而冷却设备显著低于环境空气温度。

关键就在这简单,廉价的系统的运作是一种特殊的绝缘的,由被称为气凝胶的聚乙烯泡沫。这种轻质材料,它的外观和感觉有点像棉花糖,块和反射阳光的可见光,使它们不会通过它穿透。但它是高度透明的,以携带的热量,从而允许它们自由地向外传递的红外线。

新系统在今天杂志中描述的论文 科学的进步,由澳门太阳城最新网站研究生乐华阿尼,机械工程及部门负责人伊夫林王教授,其他七人在澳门太阳城最新网站和智利天主教大学。

这样的系统可以使用,例如,作为一种方法来保持蔬菜和水果的破坏,有可能增加一倍的时间农产品可以保持新鲜,在偏远的地方,制冷可靠的电力不可用,乐华解释。

最大限度地减少热量的吸收

辐射冷却很简单,就是最炙手可热的对象使用降温的主要过程。它们发射端的红外辐射,其携带来自物体的热能直折入的空间,因为空气是高度透明的红外光。

新设备是基于一个概念,王等人证实在一年以前,它也使用辐射冷却,但是使用的物理屏障,金属窄条,遮阳装置从阳光直射,以防止其升温。该装置的工作,但它提供的不到一半,新的系统实现,因为它的高效率的绝缘层的冷却功率的量。

“最大的问题是绝缘,”乐华解释。的热防止较早设备从实现更深的冷却的最大输入是来自周围空气的热。 “你怎么保持表面寒冷,同时仍允许其辐射?”他想。问题是,几乎所有的绝缘材料也处在阻挡红外光,因此将与辐射冷却效果干扰非常好。

出现了很多关于如何减少热损失研究王,谁是盖尔ê说。机械工程教授肯德尔。但这已收到注意要少得多一个不同的问题:如何最大限度地减少热量的吸收。 “这是一个非常棘手的问题,”她说。

该解决方案通过一种新型气凝胶的发展来了。气凝胶是由主要是空气的和提供非常良好的隔热,具有由一些材料的微观泡沫状结构的结构的轻质材料。球队的新见解是使气凝胶出聚乙烯,许多塑料袋使用的材料。其结果是软,粘糊糊的,白色材料是如此轻巧,一个给定的体积重量仅为1/50不亚于水。

在其成功的关键是,虽然它阻挡90%以上的入射太阳光的,从而保护下面的表面从加热,这是非常透明的,红外光,从而允许热射线的大约80%的自由向外通过。 “我们非常兴奋,当我们看到这个材料,”勒罗伊说。

结果是,它可以显着地冷却下来的板,制成的材料,例如金属或陶瓷,放置在绝缘层下方,它被称为发射极的。然后该板可冷却连接到它的容器,或者冷液体穿过线圈与它接触,以提供冷却的农​​产品或空气或水。

把设备的测试

以测试他们的有效性的预测,球队与他们的合作者智利一起设立在智利的阿塔卡马沙漠中的一个验证的概念设备,其中部分是地球上最干旱的土地。他们收到几乎没有降雨,但是,在赤道上是正确的,他们收到强烈的阳光照射,可以让设备进入一个真正的考验。该装置在太阳正午全光照下实现的13摄氏度的冷却。在马萨诸塞州剑桥市澳门太阳城最新网站的校园类似的测试,取得了将近10度的降温。

这足够冷却,使偏远地区的保护产生显著的差异,研究人员说。此外,它可以被用于提供用于电动制冷初始冷却阶段,从而减少这些系统上的负载以允许它们以较少的功率更有效地操作。

理论上,这样的设备可以实现高达50℃的温度下还原,研究人员说,所以它们继续上的进一步优化系统的方式工作,以便它可以扩展到其他冷却应用如建筑物空调而不需要动力的任何来源。辐射冷却已经集成了一些现有的空调系统,以提高其效率。

已经,虽然,他们取得了在直射阳光下的冷却比比那些使用真空系统,用于绝缘以外的任何其它无源,辐射系统的更大的量 - 这是非常有效的,但也笨重,昂贵的,并且易碎。

这种方法也可能是一种低成本的附加任何其他类型的冷却系统,提供额外的冷却补充更传统的系统。 “你有什么系统,”乐华说,“把气凝胶它,你会得到更好的性能。”

彼得·贝梅尔,电气和计算机工程的普渡大学副教授,谁没有参与这项工作,说:“这里提出的聚乙烯气凝胶的主要潜在益处可能是其相对紧凑性和简单性,相比于许多现有的实验“。

他补充说,“它可能是有帮助的定量比较,并与一些替代品,如聚乙烯膜和在性能方面(例如,温度变化),成本,和每单位面积的重量的角度选择性的阻挡对比此方法。 ......如果比较进行,成本/收益权衡显著青睐这些气凝胶的实际的好处可能是显著。”

工作部分是由澳门太阳城最新网站国际科学技术合作项目(米斯蒂)智利全球种子基金资助,并由美国支持过固态太阳能热能转换中心(s3tec)能量的部门。


主题: 研究, 机械工业, 工程学院, 米斯蒂, 再生能源, 可持续性, 能源部(DOE), 人文艺术和社会科学学院

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