“我们已经有两个世纪没能实现伊朗的技术突破了。”
李炜对着眼前的这项研究成果感到非常的惊喜,随后将这一成果称为竖直表面日间亚环境辐射制冷新策略,意思就是,只要将一个物体放到阳光下就可以让物体的温度低于环境温度。
那么这不就是制冰的过程吗?
中国自古以来就有用冬天的寒气制冰的技术,但是如今将这项技术重新定义了一遍,那么这项技术是如何运作的,并且在何种环境下才能使用才能发挥出最大的作用?
日间辐射制冷。我国正处于一个酷热难耐的夏天,那么在高温的环境中如果需要降温我们一般需要开启空调进行降温,但是这就涉及到我们需要消耗大量的电能。
但是当我们离开这个空间的时候,不仅会造成浪费,同时也会造成电力资源上的浪费,当很多人都在享受空调的同时还会影响到周围环境,这对我国提出的环境保护目标也是个障碍点。
我国为了提高人民生活水平,在2021年提出了“双碳”目标,就是要在2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和,这不仅仅是我国在进行减排护林,美丽的星球需要全球共同来守护。
而且随着我国科技的发展,一些节能环保型的设施正在逐渐加大应用力度,通过低能耗高效率的产品,在较少能源消耗的同时,依旧能够给人们带来高效便捷的生活。
李炜所在的长春光学精密机械与物理研究所正是在积极研究一种新型的日间辐射制冷策略,这种辐射制冷策略具有非常广阔的应用前景,比如在建筑设计、汽车涂料、纺织品等多个领域。
该策略通过从建筑表面向天空辐射热量,从而降低建筑表面温度,与传统的空调降温相比较,这种方式显著降低了能耗,并且减少了温室气体排放,可以更好的应对全球变暖。
而且相较于传统意义上来说被称为“反向空调”的冰霜机等,像这种设备即便从部件上进行改进,可以使其提高20%的效能,但是也无法解决其工作过程中对环境造成的问题。
当建筑物用于降温制冷时,建筑物作为一个整体仍旧会散发出热量,当这些热量汇聚到一起泻不出去的时候,就会造成建筑体周围环境热量升高,从而也会使得建筑物周围的对象散热降低。
于是在中国南方这个四季如春的地方,如果这种建造物用于降温,会使得周边被包围的人们感觉到压迫感,同时实际上也并不会起到显著的效果。
所以现在全球变暖的情况日趋严重,联合国气候变化临时秘书处所做出的数据显示,自1980年以来,全球平均气温上升速度已经是过去两个世纪的两倍,还将继续加速升高,有70%至90%的人口将生活在可持续性出现重大风险的地区。
所以李炜这个长春光学精密机械与物理研究所主任认为应该付诸行动,将这项新型日间辐射制冷策略实施起来,这是唯一能够看得到希望的方法,否则他们可能真的要面临生存问题。
而这种新型制冷方法是由李炜团队提出的一项特定热光子学原理,根据他们的推测,这一方法或许能够帮助地球解决大部分热量。
发现灵感。据史料记载,早在2900多年前的古伊朗地区就已经出现了类似这种低能耗制冷的新型日间辐射制冷策略了,当时人们为了保证有充足的食物存储,于是就想办法将这些食品保鲜,他们发现可以将冰块置于窖中,并且经常往窖里洒水,夜晚天寒地冻的时候,夜幕中的寒气可以很好的使窖里的水结冰,这样就让他们有充足的粮食储存。
而如今李炜和他的同事们也在进行类似实验,他们将一个建材样品放置于晴朗天气下,经过一段时间后发现,样品表面居然比环境低2.5摄氏度。
经过多次实验证实都是如此,各个角度都一样,这证明了该项实验已经成功,他们还在同年发表了研究论文。
在实验过程中,他们使用了一种角度非对称光谱选择性热发射器,通过一定的设计可以有效反射太阳光,并且降低来自大气和地面上的热辐射,这才实现了表面温度低于环境温度2.5摄氏度。
这种器件通过阻挡特定波长并尽量减少太阳光与其表面的反射,可以减小太阳光写入,最终使表面温度低于周围环境。
原理非常简单,相信读者仔细想一下便能够明白,大肚子的黑洞自然会吸引周围光线,而白肚子的洞由于它反射阳光,所以给人明亮之感。
在晴朗天气下,伴随着建筑、车辆及其它竖直表面物体吸引到一定量的热量,房屋表面的温度就有可能不断升高,从而超过当地环境中的气温,因此从环境中获取一定数量的热量时是可能实现的。
李炜团队探索出来这一新型日间辐射制冷策略,在晴朗天气下可以使表面温度低于环境,同时使整个系统作为一个装置,在每个时刻都可以进行日间制冷。
对比于市面上贩卖的一些涂料或者遮阳板等形式,就有明显不同之处,这种系统有着广泛的应用,可以用于建筑外墙、车辆和纺织品等多种用途上。
未来运用。在太阳辐射与红外辐射综合作用下,该系统会自动达到平衡,并保持高效稳定运行,其驳回工作相对简单,只需将其拖入室内以避免降温效果结束以后其温度恢复过来即可继续使用。
据李炜教授介绍,当计划用于贵重或易受损材料时,只需禁用这一策略,在其适用天气条件下确保车外或室外表面不受损害后再使用这一策略即可。
这一策略在建筑设计领域具有非常大的潜力,可以为设计师提供一种新的方法,通过有针对性的建筑表面设计来减少能量消费和提高舒适性。
同时,也为制造商提供了一种潜在的新产品,以创造出新的经济增长点。
该团队还在寻找更具成本效益类型的新材料,以降低制造和应用成本,并进一步提高其制冷效果,一旦取得突破进展,将开始进行原型测试。
李炜认为,我国绝对拥有与其他国家竞争这一领域所需的资源和专业知识,团队中一位成员表示,他们已经实现了一个重要突破,但尚未接近最终目标。