気温の上昇により冷房の需要が増大する世界では、従来の空調 (AC) システムが世界のエネルギー消費に大きく貢献しています。また、地球全体を加熱します。特定の空間 (部屋など) を冷やすために、AC システムは通常、近く (家の外など) に熱を放出します。持続可能な代替手段を求めて、研究者らは、受動的なゼロエネルギー冷却方法である放射冷却に注目しました。放射冷却は熱を宇宙空間に不可逆的に除去するため、地球の観点からは正味の冷却効果となります。

放射冷却経路熱放射地表から大気を通って宇宙まで。大気の熱放射の透過率は角度によって異なります。大気中の熱放射の透過が最も大きくなるのは、頭の真上の「天頂方向」です。最小透過角度は水平です。

最近の研究報告されましたでエネルギーのためのフォトニクスジャーナルを調査します実践的なアプローチ放射冷却の強化：放射冷却面の周囲にヒートミラー構造を配置し、冷却効果を増幅します。ミラー構造は熱放射を大気の最も透過性の高い部分に効果的に誘導し、熱放射が最も効率的に地球から逃げるようにします。この強力な冷却により、温度をより早く下げることができ、冷却システム設計の選択肢が広がります。

原理は非常にシンプルです。冷却面が上を向くほど、冷却力が高くなります。ミラー構造により、拡大することなくこのパワーが向上します。表面積。ミラー構造を追加すると、冷却装置が特定の領域に占めるスペースが大きくなりますが、この追加されたスペースは移動する空気から保護され、空気流からの熱の増加をブロックするのに役立ちます。

シンガポール国立大学量子技術センターの研究者Jaesuk Hwang氏は、パラメトリックシミュレーションを通じて、建物が近接しており、高さが異なるため、すべての建物の屋根が完全に見えるわけではない都市において、ミラー構造が特に効果的であることを実証しました。空の。このミラーのセットアップは、冷却面の視界を上空の特定の領域に集中させることで放射冷却を強化します。

の潜在的な利点このようなミラー構造を使用することは、特に次の場合に重要であると思われます。熱帯地域、冷却力が 40% 以上向上する可能性があります。

ファン氏によると、「ある角度では大気が十分に薄いため、放射冷却が可能です。乾燥地域では熱帯地域に比べて熱放射が大気中を透過する角度の範囲が広いため、ヒートミラー構造で熱放射を上向きにリダイレクトすることが可能です」熱帯気候で最も効果的ですが、全体的な放射冷却は乾燥した気候でより強くなります。」

熱エネルギーを誘導するためのこのシンプルなアプローチは、温度を下げて性能を向上させる実用的な解決策を提供する可能性があります。放射冷却特に停滞した熱が課題となる熱帯地域の建物に最適です。

詳細情報:ファン・ジェソク、ミラー構造による放射冷却の気候依存強化、エネルギーのためのフォトニクスジャーナル（2024年）。DOI: 10.1117/1.JPE.14.028001