Vísindamenn frá Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics, and Physics (CIOMP), kínverska vísindaakademíunni, hafa náð verulegum framförum í núllorkukælingu með háþróaðri geislakælitækni. Samstarf þeirra þróaði stefnuvirka hitageisla, kallaða AS-geisla, sem ná fram geislunarkælingu undir sólarhring fyrir lóðrétt yfirborð. Niðurstöðurnar, sem bera titilinn "Subambient daytime radiative cooling of vertical flats," voru birtar í Science.
Áskoranir í geislakælingu
Varmageislun, lykilorkuflutningsferli í náttúrunni, sýnir jafnan ísótrópíska, ósamstæðu, breiðbands- og óskautaða eiginleika. Þetta hefur í för með sér ótakmörkuð varmaskipti milli geislandi líkamans og umhverfis hans, sem takmarkar skilvirkni og stjórnanleika geislunarvarmaflutnings.
Hefðbundin geislakælitæki treysta á víðtæka hitageislunareiginleika, sem gerir þau áhrifarík fyrst og fremst fyrir opið lárétt yfirborð, eins og húsþök. Þessir fletir hámarka útsetningu fyrir svalari himni en lágmarka varmaskipti við jörðu, umhverfi og ógegnsæja glugga í andrúmsloftinu. Hins vegar, lóðrétt yfirborð eins og veggir, fatnaður eða hliðar farartækis snúa að takmörkuðum sjónarhornum himins og meiri hitaskipti við nærliggjandi hluti, sem dregur verulega úr kælingu. Fyrri alþjóðlegar tilraunir til að stjórna litrófinu eða hornum varmageislunar hafa átt í erfiðleikum með að mæta áskorunum sem felast í kælingu undirlofts á lóðréttum flötum yfir daginn.
Nýstárleg nálgun og niðurstöður
CIOMP rannsóknarteymið, undir forystu prófessors Li Wei, notaði hitaljóseindafræði til að ná samtímis horn- og litrófsstýringu yfir mörg bylgjulengdarbönd. AS-geislarinn sem þeir hönnuðu eru með ósamhverfa mannvirki í þverskala til að framleiða ósamhverfa og litrófssértæka hitageislun. Þessi nýjung gerði skilvirka geislakælingu að degi til fyrir lóðrétt yfirborð.
Helstu framlög:
Aðlögun andrúmslofts: Með því að viðurkenna að loftgeislun minnkar með vaxandi hápunktshornum, hannaði teymið ljósgjafa til að beina varmageislun í burtu frá sjónarhornum þar sem loftgeislunin er lægst.
Sólspeglun og hitauppstreymi: AS-geislarinn hámarkar endurkast sólar og nær litrófs- og hyrndarfínstillingu á innrauða bandinu fyrir lágmarks hitaupptöku.
Mikið kælikraftur: Rannsóknin náði kælikrafti upp á ~40 W/m² fyrir lóðrétta fleti, og sigraði takmarkanir sem stafa af minni útsetningu fyrir himni og hitauppstreymi frá hlutum í kring.
Tæknilegar undirstöður:
Þverskala burðarvirkishönnun: Geislarinn notar ósamhverfar mannvirki til að ná fram ekki gagnkvæmri geislun í rýminu.
Spectral Selectivity: Sérsniðin losun innan andrúmslofts gagnsæis gluggans.
Thermophotonic meginreglur: Innlima bylgjuleiðarar, phonon-aukið ómun og samhverfu-brjótandi hönnun.
Umsóknir og afleiðingar
Þessi bylting eykur hagnýta beitingu geislakælingar, sérstaklega fyrir orkusparandi loftslagsstýringu í þéttbýli og á lóðréttum innviðum. Rannsóknin sýnir einnig mikinn sveigjanleika í varma ljóseindameðferð, sem skapar tækifæri fyrir:
Skilvirkt kæli- og hitakerfi.
Háþróuð orkuflutningstækni.
Hitastjórnun með mikilli nákvæmni í sjón- og geimkerfum.
Stuðningur af National Natural Science Foundation of China, verkið sýnir möguleika hitaljóseinda til að takast á við alþjóðlega orkunýtni og sjálfbærni áskoranir.