系统提供冷却与没有电



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bt365手机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,工作原理是一种称为辐射冷却过程。它块入射的太阳光以防止它升温,并在同一时间有效地辐射红外光 - 基本上是热 - 直伸到即经过天空并进入空间,冷却环境空气下的设备显着温度。

在现场试验中,辐射冷却装置的性能,测定全光照下,都与在适当位置的绝缘材料(左)和不具有它(右)。研究者的形象礼貌

简单的关键就在这,廉价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。 ESTA轻质材料的外观和感觉这有点像棉花糖,块和反射阳光的可见光,从而不穿透他们穿过。但它是高度透明的红外线携带的热量,使它们自由向外通过。

新系统在今天杂志中描述的论文 科学的进步,由bt365手机研究生乐华阿尼,机械工程及部门负责人伊夫林王教授,其他七人在bt365手机和智利天主教大学。

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,其也使用辐射冷却,但该装置从加热中采用的物理屏障,金属窄条,遮阳从阳光直射,以防止它。该装置的工作,但它提供了一种冷却功率,新系统实现,因为它的高效率的绝缘层的不到一半的量。

“最大的问题是绝缘,”解释乐华。的热从早期实现更深的冷却防止该装置的最大输入是来自周围空气的热。 “你怎么御寒表面,同时仍允许其辐射?”我不知道。该问题几乎所有绝缘材料也处在阻挡红外光非常好,所以会干扰辐射冷却效果。

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。这气凝胶是轻质材料大多由空气和提供非常良好的隔热,具有结构由微观的起大量泡沫样一些材料的结构。球队的新见解是使气凝胶出来的聚乙烯,在许多塑料袋使用的材料。其结果是软的,粘糊糊的材料是如此轻巧的白色由于体积重量仅为1/50不亚于水。

成功的关键是ITS即与此同时阻断超过90%的入射太阳光,从而从下面保护表面加热,这是非常透明的,红外光,大约80%的允许热射线自由地向外传递的。 “我们非常兴奋,当我们看到ESTA材料,”乐华说。

也就是说,结果大大它可以冷却下来的板,由金属或这样的材料如陶瓷,绝缘层位于下方,简称哪个是发射极。然后冷却板,可以在容器连接到它,或通过冷却线圈液体通过接触它,以提供冷却的农​​产品或空气或水。

把设备的测试

他们预测,以STI的测试效果,球队以及他们的合作者智利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,是正确的在赤道上,强烈的阳光照射,他们收到的设备,可以投入到真正的考验。该装置在中午下充满阳光的太阳光实现13摄氏度的冷却。在马萨诸塞州剑桥市bt365手机的校园类似的测试,取得冷却不到10度。

这足够冷却,使在偏远地区,研究人员说,生产 - 保留一个显著差异。此外,它可以被用于提供用于电动制冷初始冷却阶段,从而最大限度地减少对系统的负荷以使它们的那些以更少的功率更有效地操作。

从理论上说,这种设备可实现高达50℃,研究人员表示,温度降低,所以他们继续工作,优化系统的另一方式,以便它可以扩展到其它冷却应用:如建筑空调无需要动力的任何来源。辐射冷却已经集成现有的一些空气调节系统,以提高效率。

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,电气和计算机工程普渡大学的副教授,他并没有参与这项工作,说,“聚乙烯气凝胶的主要潜在益处提出这里可能是其相对紧凑和简单,相较于许多现有的实验“。

我补充说,“它可能是有帮助的定量比较和对比方法ESTA对于某些替代品,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阻塞。 ......如果进行比较和成本/收益权衡明显好于对照这些气凝胶的实际的好处可能是显著。“

工作部分是由bt365手机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。