Lavpris, energibesparende strålingskølesystem klar til anvendelse i den virkelige verden

University of Colorado Boulder og University of Wyoming ingeniører har med succes opskaleret et innovativt vandkølingssystem, der er i stand til at levere kontinuerlig dag- og natstrålingskøling til strukturer. Fremskridtet kan øge effektiviteten af ​​elproduktionsanlæg om sommeren og føre til mere effektive, miljøvenlig temperaturkontrol til boliger, virksomheder, forsyningsselskaber og industrier.

Den nye forskning viser, hvordan det billige hybride organisk-uorganiske strålingskølende metamateriale, som debuterede i 2017, kan skaleres til et omkring 140 kvadratmeter stort array - lille nok til at passe på de fleste hustage - og fungere som en slags naturligt klimaanlæg med næsten intet forbrug af elektricitet.

"Du kan placere disse paneler på taget af et enfamiliehus og opfylde dets kølekrav, " sagde Dongliang Zhao, hovedforfatter af undersøgelsen og en postdoc-forsker i CU Boulders afdeling for maskinteknik.

Resultaterne er beskrevet i dag i tidsskriftet Joule og drage fordel af naturlige strålingskølingsprincipper.

"Når jordens temperatur opvarmes på grund af den absorberede varme fra sollys i løbet af dagen, det udsender konstant infrarødt lys til det kolde univers hele tiden, " sagde professor Ronggui Yang fra Mechanical Engineering og hovedforfatter af undersøgelsen. "I løbet af natten, Jorden køler ned på grund af emissionen uden solskin."

Forskernes filmlignende materiale reflekterer indkommende næsten alt sollys, mens det stadig tillader en genstands lagrede varme at undslippe så meget som muligt, holder det køligere end den omgivende luft, selv i middagssolen.

"Materialet, som vi nu kan producere til lave omkostninger ved hjælp af de nuværende rulle-til-rulle-fremstillingsteknikker, tilbyder betydelige fordele." sagde lektor Xiaobo Yin fra Mechanical Engineering og CU Boulders Materials Science and Engineering Program.

"Vi kan nu anvende disse materialer på bygningstage, og endda bygge store vandkølingssystemer som dette med betydelige fordele i forhold til de konventionelle klimaanlæg, som kræver store mængder elektricitet for at fungere, " sagde lektor Gang Tan fra University of Wyomings Department of Civil and Architectural Engineering.

Forskerne testede deres system udendørs under forskellige vejrforhold, inklusive vind, nedbør og fugt. I forsøg udført i august og september 2017, deres proprietære RadiCold-modul holdt en beholder med vand dækket af metamaterialet 20 grader Fahrenheit køligere end den omgivende luft mellem kl. 12:30. og 15.00, dagens mest intense sommersollys.

Forskerne introducerede også et element af dynamisk planlægning til deres teknologi, forudse, at strukturer såsom kontorer kan have begrænset eller intet kølebehov om natten. I et bygningsintegreret system, imidlertid, en køleenhed kunne tilføjes for at opfange kulden gennem varmeoverførselsvæske såsom vand i dette system og tillade den at blive hentet i løbet af den efterfølgende dag for at reducere kølebelastningen i perioder med spidsbelastning.

"Vi har bygget et modul, der fungerer i den virkelige verden, praktiske situationer, " sagde Yang. "Vi har bevæget os ret langt og hurtigt fra et materialeniveau til et systemniveau."

RadiCold-modulet kan blive en brugbar løsning til supplerende køling til enfamiliehuse, virksomheder, kraftværker, kommunale forsyningsselskaber og datacenterfaciliteter blandt andre potentielle applikationer, sagde Yang.