Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia (PDRC) może obniżyć temperaturę przy zerowym zużyciu energii lub zanieczyszczeniu, emitując ciepło w przestrzeń kosmiczną. Zaproponowano szerokie zastosowanie jako rozwiązanie problemu globalnego ocieplenia.

Pasywne dzienne chłodzenie radiacyjne (PDRC) to odnawialna metoda chłodzenia proponowana jako rozwiązanie problemu globalnego ocieplenia polegające na zwiększeniu ziemskiego przepływu ciepła do przestrzeni kosmicznej poprzez instalację na Ziemi powierzchni emitujących ciepło , które wymagają zerowego zużycia energii lub zanieczyszczenia. Ponieważ wszystkie naturalne materiały pochłaniają więcej ciepła w ciągu dnia niż w nocy, powierzchnie PDRC zaprojektowano tak, aby miały wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego (aby zminimalizować przyrost ciepła) i silne promieniowanie cieplne w podczerwieni (LWIR). przenoszenie ciepła przez okno podczerwieni atmosfery (8–13 µm) w celu obniżenia temperatur w ciągu dnia. Jest również określany jako pasywne chłodzenie radiacyjne (PRC), pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia (DPRC), radiacyjne chłodzenie nieba (RSC), fotoniczne chłodzenie radiacyjne i ziemskie chłodzenie radiacyjne . PDRC różni się od zarządzania promieniowaniem słonecznym, ponieważ zwiększa radiacyjną emisję ciepła, a nie tylko odzwierciedla absorpcję promieniowania słonecznego.

Niektóre szacunki sugerują, że gdyby 1–2% powierzchni Ziemi zostało przeznaczone na PDRC, ocieplenie ustałoby, a wzrost temperatury zostałby przywrócony do poziomów umożliwiających przeżycie . Różnice regionalne zapewniają różne potencjały chłodzenia, przy czym klimaty pustynny i umiarkowany odnoszą większe korzyści z zastosowania niż klimaty tropikalne , co przypisuje się wpływowi wilgoci i zachmurzenia na zmniejszenie skuteczności PDRC. Opracowano tanie, skalowalne materiały PDRC nadające się do masowej produkcji, takie jak powłoki , cienkie warstwy , metatkaniny, aerożele i biodegradowalne powierzchnie, aby zredukować klimatyzację , zmniejszyć efekt miejskiej wyspy ciepła , obniżyć temperaturę ludzkiego ciała w ekstremalnych upałach i przejść w kierunku neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla jako metody chłodzenia o zerowym zużyciu energii .

Zastosowanie PDRC może również zwiększyć wydajność systemów energii słonecznej , technik zbierania rosy i wytwarzania termoelektrycznego . W razie potrzeby PDRC można zmodyfikować tak, aby były samodostosowujące się, „przełączając” się z pasywnego chłodzenia na ogrzewanie, aby złagodzić wszelkie potencjalne skutki „przechłodzenia” w środowisku miejskim . Zostały również opracowane w kolorach innych niż biały, chociaż generalnie istnieje kompromis w potencjale chłodzenia, ponieważ powierzchnie w ciemniejszym kolorze są mniej odblaskowe. Badania, rozwój i zainteresowanie PDRC gwałtownie wzrosły od 2010 roku, co przypisuje się naukowemu przełomowi w wykorzystaniu metamateriałów fotonicznych do osiągnięcia chłodzenia w ciągu dnia w 2014 r., Wraz z rosnącymi obawami dotyczącymi zużycia energii i globalnego ocieplenia.

Klasyfikacja

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia nie jest metodą usuwania dwutlenku węgla (CDR) ani zarządzania promieniowaniem słonecznym (SRM), ale raczej poprawia przenoszenie ciepła przez promieniowanie podczerwone o długich falach na powierzchni Ziemi przez okno podczerwieni z zimnem przestrzeni kosmicznej , aby osiągnąć chłodzenie w ciągu dnia. Promieniowanie słoneczne odbija się od powierzchni PDRC, aby zminimalizować przyrost ciepła i zmaksymalizować emisję ciepła . PDRC różni się od SRM tym, że zwiększa radiacyjną emisję ciepła, a nie jedynie odbija absorpcję promieniowania słonecznego. PDRC jest określane jako alternatywa lub „trzecie podejście” do geoinżynierii . PDRC została również sklasyfikowana jako zrównoważona i odnawialna technologia chłodzenia .

Globalna implementacja

PDRC mogą spowolnić i odwrócić rosnące trendy temperaturowe związane ze zmianami klimatycznymi.

W przypadku globalnego zastosowania PDRC może obniżyć rosnące temperatury, aby spowolnić i odwrócić globalne ocieplenie . Aili i in. konkluduje, że „przyjęcie chłodzenia radiacyjnego na szeroką skalę mogłoby obniżyć temperaturę powietrza w pobliżu powierzchni, jeśli nie w całej atmosferze”. Aby zająć się globalnym ociepleniem, PDRC muszą być zaprojektowane „tak, aby emisje przechodziły przez okno przezroczystości atmosfery i do kosmosu, a nie tylko do atmosfery, co pozwoliłoby na lokalne, ale nie globalne ochłodzenie”.

PDRC nie jest proponowane jako samodzielne rozwiązanie problemu globalnego ocieplenia, ale ma być połączone z globalną redukcją emisji CO2 i odejściem od energii z paliw kopalnych . W przeciwnym razie „równowaga radiacyjna nie utrzyma się długo, a potencjalne korzyści finansowe z łagodzenia nie zostaną w pełni zrealizowane z powodu ciągłego zakwaszania oceanów , zanieczyszczenia powietrza i redystrybucji biomasy ” z wysokiego pozostałego poziomu CO2 w atmosferze, jak twierdzi Munday, który podsumował globalne wdrożenie PDRC w następujący sposób:

Obecnie Ziemia pochłania ∼1 W/m2 więcej niż emituje, co prowadzi do ogólnego ocieplenia klimatu. Pokrywając Ziemię niewielką częścią materiałów emitujących ciepło, można zwiększyć odpływ ciepła z Ziemi, a strumień promieniowania netto można zmniejszyć do zera (lub nawet uczynić go ujemnym), stabilizując w ten sposób (lub ochładzając) Ziemię ( ...) Gdyby zamiast tego tylko 1–2% powierzchni Ziemi promieniowało z taką szybkością, a nie z obecną średnią wartością, całkowite strumienie ciepła do iz całej Ziemi byłyby zrównoważone, a ocieplenie ustałoby.

Szacowana łączna powierzchnia pokrycia to 5×10 12 m2 , czyli mniej więcej połowa Sahary . Globalna implementacja może być bardziej przewidywalna, jeśli zostanie rozprowadzona w zdecentralizowany , a nie w kilku silnie scentralizowanych lokalizacjach na powierzchni Ziemi. Mandala i in. określa to jako strategię „rozproszonej geoinżynierii”, która może złagodzić „zakłócenia pogodowe, które mogą wynikać z scentralizowanej geoinżynierii na dużą skalę”. Klimaty pustynne mają najwyższy potencjał chłodzenia radiacyjnego ze względu na niską wilgotność przez cały rok i zachmurzenie, podczas gdy klimaty tropikalne mają niższy potencjał chłodzenia ze względu na obecność wilgoci i zachmurzenia.

Całkowite koszty globalnej implementacji oszacowano na około 1,25 do 2,5 biliona USD lub około 3% światowego PKB, przy prawdopodobnych obniżkach cen na dużą skalę. Zostało to opisane jako „mała inwestycja w porównaniu z szacowanymi globalnymi korzyściami o wartości 20 bilionów dolarów przewidywanymi przez ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5°C zamiast 2°C”, jak twierdzi Munday. Opracowano tanie, skalowalne materiały do ​​wdrożenia na szeroką skalę, chociaż nadal istnieją pewne wyzwania związane z komercjalizacją .

Niektóre badania zalecały skupienie się na maksymalizacji współczynnika odbicia światła słonecznego lub albedo powierzchni od bardzo niskich wartości do wysokich wartości, o ile można osiągnąć emisyjność cieplną na poziomie co najmniej 90%. Na przykład, podczas gdy albedo miejskiego dachu może wynosić 0,2, zwiększenie współczynnika odbicia do 0,9 ma znacznie większy wpływ niż zwiększenie już odbijającej powierzchni, aby była bardziej odblaskowa, na przykład z 0,9 do 0,97.

Korzyści

Badania wykazały następujące korzyści wynikające z wdrożenia na szeroką skalę pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia:

Zalety zarządzania promieniowaniem słonecznym

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia jest określane jako bardziej stabilne, elastyczne i odwracalne w porównaniu do wstrzykiwania aerozoli do stratosfery , które proponuje wstrzykiwanie cząstek do atmosfery w celu zwiększenia wymuszania promieniowania w celu obniżenia temperatury. Badania ostrzegają przed możliwością wstrzykiwania aerozolu do stratosfery, aby przyczynić się do dalszej utraty ozonu i dalszego ogrzewania dolnej stratosfery Ziemi , stwierdzając, że wstrzykiwanie cząstek siarczanu „odbiłoby więcej napływającego promieniowania słonecznego z powrotem w kosmos, ale wychwyciłoby również więcej wychodzącego promieniowania cieplnego z powrotem na Ziemię”, a tym samym przyspieszyłoby ocieplenie.

Wang i in. stwierdza, że ​​wstrzykiwanie aerozolu do stratosfery „może powodować potencjalnie niebezpieczne zagrożenia dla podstawowych operacji klimatycznych na Ziemi”, które mogą być nieodwracalne, i dlatego preferuje pasywne chłodzenie radiacyjne. Munday zauważył, że chociaż „nieoczekiwane skutki prawdopodobnie wystąpią” wraz z globalnym wdrożeniem PDRC, „te struktury można usunąć natychmiast w razie potrzeby, w przeciwieństwie do metod obejmujących rozpraszanie cząstek stałych do atmosfery, które mogą trwać przez dziesięciolecia”.

W porównaniu z podejściem do powierzchni odbijających , polegającym na zwiększaniu współczynnika odbicia lub albedo powierzchni, na przykład poprzez malowanie dachów na biało lub propozycje luster kosmicznych „rozmieszczania gigantycznych powierzchni odbijających w kosmosie”, Munday stwierdza, że ​​„zwiększony współczynnik odbicia prawdopodobnie nie spełnia tego, co jest potrzebne i wiąże się z wysokimi kosztami finansowymi”. PDRC różni się od podejścia opartego na powierzchniach odbijających „zwiększeniem emisji ciepła promieniowania z Ziemi, a nie tylko zmniejszeniem jej absorpcji słonecznej”.

Funkcjonować

PDRC maksymalizują wychodzące promieniowanie podczerwone (pokazane na pomarańczowo) i minimalizują absorpcję promieniowania słonecznego (pokazane na żółto).

Podstawową funkcją PDRC jest wysoki zarówno współczynnik odbicia światła słonecznego (w 0,4–2,5 µm), jak i emisyjność ciepła (w 8–13 µm), aby zmaksymalizować „emisję netto długofalowego promieniowania cieplnego ” i zminimalizować „absorpcję skierowanego w dół promieniowania krótkofalowego ”. PDRC wykorzystują okno podczerwieni (8–13 µm) do wymiany ciepła z zimnem przestrzeni kosmicznej (~ 2,7 K ) w celu wypromieniowania ciepła, a następnie obniżenia temperatury otoczenia przy zerowym poborze energii.

PDRC naśladują naturalny proces chłodzenia radiacyjnego , w którym Ziemia ochładza się, uwalniając ciepło do przestrzeni kosmicznej ( budżet energetyczny Ziemi ), chociaż w ciągu dnia obniża temperaturę otoczenia pod bezpośrednim nasłonecznieniem. W bezchmurny dzień natężenie promieniowania słonecznego może osiągnąć 1000 W/m 2 z elementem rozproszonym między 50-100 W/m 2 . Przeciętny PDRC ma szacunkową moc chłodzenia ~100-150 W/ m2 . Moc chłodzenia PDRC jest proporcjonalna do odsłoniętej powierzchni instalacji.

Pomiar skuteczności

Aby zmierzyć moc chłodzenia powierzchni PDRC, należy określić ilościowo absorbowane moce promieniowania atmosferycznego i słonecznego. PDRC nie należy mierzyć, gdy powierzchnia jest w stanie zrównoważonym lub kontrolowanym, ale raczej w rzeczywistych warunkach. Zaproponowano znormalizowane urządzenia do pomiaru skuteczności PDRC.

Ocena atmosferycznego promieniowania długofalowego skierowanego w dół w oparciu o „wykorzystanie warunków pogodowych otoczenia, takich jak temperatura i wilgotność powietrza przy powierzchni zamiast profili atmosferycznych zależnych od wysokości ”, może być problematyczna, ponieważ „promieniowanie długofalowe skierowane w dół pochodzi z różnych wysokości atmosfery o różnych temperaturach , ciśnienia i zawartość pary wodnej” oraz „nie ma jednolitej gęstości, składu i temperatury na całej grubości”.

Emitery szerokopasmowe (BE) a emitery selektywne (SE)

Szerokopasmowe emitery PDRC emitują zarówno w widmie słonecznym, jak iw oknie podczerwieni (8 i 14 μm), podczas gdy selektywne emitery PDRC emitują tylko w oknie podczerwieni.

PDRC mogą być szerokopasmowe ze względu na swoją zdolność emitowania ciepła , co oznacza, że ​​​​mają wysoką emisję zarówno w widmie słonecznym , jak i atmosferycznym oknie LWIR (8 do 14 μm), lub emitery selektywne, co oznacza, że ​​​​wąskopasmowe emitują długofalowe promieniowanie podczerwone tylko w oknie podczerwieni.

Teoretycznie selektywne emitery ciepła mogą osiągnąć wyższą moc chłodzenia. Jednak selektywne emitery napotykają również dodatkowe wyzwania w rzeczywistych zastosowaniach, które mogą osłabić ich wydajność, takie jak kondensacja kropelkowa , która jest powszechna nawet w środowiskach półpustynnych , która może gromadzić się na powierzchni PDRC, nawet jeśli została ona uczyniona hydrofobową i zmienić emisję wąskopasmową. Emitery szerokopasmowe przewyższają również materiały selektywne, gdy „materiał jest cieplejszy niż otaczające powietrze lub gdy temperatura jego powierzchni poniżej temperatury otoczenia mieści się w zakresie kilku stopni”.

Oba emitery mogą być korzystne dla różnych typów zastosowań. Emitery szerokopasmowe mogą być mniej problematyczne w zastosowaniach poziomych, takich jak dachy, podczas gdy emitery selektywne mogą być bardziej przydatne, jeśli zostaną zastosowane na powierzchniach pionowych, takich jak elewacje budynków , gdzie kondensacja kropli nie ma znaczenia, a ich większa moc chłodzenia może zostać zaktualizowana.

Emitery szerokopasmowe można uzależnić od kąta, aby potencjalnie poprawić ich wydajność chłodzenia. Polidimetylosiloksan (PDMS) jest powszechnym emiterem szerokopasmowym używanym w PDRC. Większość materiałów PDRC to materiały szerokopasmowe, głównie ze względu na ich niższy koszt i wyższą wydajność w temperaturach powyżej temperatury otoczenia.

Systemy hybrydowe

Łączenie PDRC z innymi systemami może zwiększyć ich moc chłodzenia. Po włączeniu do połączonego izolacji termicznej , chłodzenia wyparnego i radiacyjnego składającego się z „reflektora słonecznego, bogatej w wodę i emitującej promieniowanie podczerwone warstwy parującej oraz przepuszczającej parę wodną, ​​przepuszczającej promieniowanie podczerwone i odbijającej światło słoneczne warstwy izolacyjnej, " Wykazano o 300% wyższą wydajność chłodzenia otoczenia. Może to wydłużyć okres przydatności do spożycia żywności o 40% w wilgotnym klimacie i 200% w suchym klimacie bez chłodzenia . System wymaga jednak „ponownego ładowania” wody, aby utrzymać moc chłodzenia, przy czym w gorącym klimacie ładowanie jest częstsze niż w chłodniejszym.

Dwumodowe asymetryczne lustro fotoniczne (APM) składające się z krzemowych siatek dyfrakcyjnych może zapewniać chłodzenie przez cały sezon, nawet w pochmurnych i wilgotnych warunkach, a także ogrzewanie. Moc chłodzenia APM może być o 80% większa w porównaniu z samodzielnymi chłodnicami radiacyjnymi. Przy zachmurzonym niebie może osiągnąć o 8°C więcej chłodzenia, a przy ogrzewaniu o 5,7°C więcej.

Zmiany klimatyczne

Globalny potencjał chłodzenia różnych obszarów na całym świecie różni się przede wszystkim w zależności od stref klimatycznych oraz obecności wzorców i zdarzeń pogodowych. Suche i gorące regiony mają generalnie wyższą radiacyjną moc chłodzenia (szacowaną do 120 W/m2), podczas gdy chłodniejsze regiony lub te o wysokiej wilgotności lub zachmurzeniu mają generalnie niższy globalny potencjał chłodzenia. Potencjał chłodzenia różnych regionów może również zmieniać się z zimy na lato ze względu na zmiany wilgotności i zachmurzenia. Badania mapujące potencjał chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia przeprowadzono w Chinach i Indiach, Stanach Zjednoczonych oraz w skali kontynentalnej w całej Europie.

Regionalny potencjał chłodniczy

Klimaty pustynne

Klimat pustynny ma najwyższy potencjał chłodzenia radiacyjnego ze względu na niską wilgotność i zachmurzenie.

Suche regiony, takie jak zachodnia Azja, północna Afryka, Australia i południowo-zachodnie Stany Zjednoczone, są idealne do zastosowania PDRC ze względu na względny brak wilgoci i zachmurzenia zarówno zimą, jak i latem. Potencjał chłodzenia dla regionów pustynnych został oszacowany na „w wyższym zakresie 80–110 W/m2”, według Aili et al. i 120 W/m2 według Yin i in. Pustynia Sahara i zachodnia Azja to największy obszar na Ziemi o wysokim potencjale chłodzenia zarówno zimą, jak i latem.

Potencjał chłodzenia regionów pustynnych może być stosunkowo niewykorzystany ze względu na bardzo niską gęstość zaludnienia, co może zmniejszyć zainteresowanie zastosowaniem PDRC do lokalnego chłodzenia. Jednak w przypadku globalnego wdrożenia, słabo zaludniony lub bezludny klimat pustynny może stanowić ważny „wkład powierzchni lądów w albedo planetarne”, co może „obniżyć temperaturę powietrza w pobliżu powierzchni, jeśli nie w całej atmosferze”.

Klimat umiarkowany ma umiarkowany do wysokiego potencjał chłodzenia radiacyjnego.

Umiarkowany klimat

Klimat umiarkowany ma wysoki potencjał chłodzenia radiacyjnego i wyższą średnią gęstość zaludnienia w porównaniu z klimatem pustynnym, co może zwiększyć chęć zastosowania PDRC w tych strefach. Dzieje się tak, ponieważ te strefy klimatyczne są zwykle strefami „przejściowymi” między klimatem suchym i wilgotnym. Obszary o dużej populacji w umiarkowanych strefach klimatycznych mogą być podatne na efekt „przechłodzenia” wywołany przez PDRC (patrz: sekcja dotycząca przechłodzenia poniżej) z powodu zmian temperatury od gorącego lata do łagodnej zimy, co można przezwyciężyć poprzez modyfikację PDRC w celu dostosowania do zmiany temperatury .

Klimaty tropikalne

Klimat tropikalny ma niższy potencjał chłodzenia radiacyjnego ze względu na wysoką wilgotność i zachmurzenie.

Podczas gdy pasywne technologie chłodzenia radiacyjnego sprawdziły się w regionach Ziemi na średnich szerokościach geograficznych , osiągnięcie tego samego poziomu wydajności napotykało więcej trudności w klimacie tropikalnym . Przypisuje się to przede wszystkim wyższemu nasłonecznieniu i napromieniowaniu atmosferycznemu tych stref, zwłaszcza wilgotności i zachmurzeniu. Średni potencjał chłodzenia w gorącym i wilgotnym klimacie waha się między 10–40 W/m2, co jest wartością znacznie niższą niż w gorącym i suchym klimacie.

Na przykład potencjał chłodniczy większości południowo-wschodniej Azji i subkontynentu indyjskiego jest znacznie zmniejszony latem z powodu dramatycznego wzrostu wilgotności, spadającej nawet do 10–30 W/m2. Inne podobne strefy, takie jak tropikalne obszary sawanny w Afryce, odnotowują skromniejszy spadek w okresie letnim, spadając do 20–40 W/m2. Jednak regiony tropikalne generalnie mają wyższe albedo lub wymuszanie radiacyjne z powodu utrzymującego się zachmurzenia , a zatem ich powierzchnia lądowa ma mniejszy udział w albedo planetarnym.

Badanie przeprowadzone przez Hana i in. ustalili kryteria, aby powierzchnia PDRC w klimacie tropikalnym miała współczynnik odbicia światła słonecznego co najmniej 97% i emitancję podczerwieni co najmniej 80%, aby osiągnąć temperatury poniżej temperatury otoczenia w klimacie tropikalnym. Naukowcy zastosowali powłokę BK o „współczynniku odbicia światła słonecznego i emitancji podczerwieni (8–13 μm) odpowiednio 98,4% i 95%” w tropikalnym klimacie Singapuru i osiągnęli „utrzymującą się w ciągu dnia temperaturę poniżej temperatury otoczenia wynoszącą 2°C” przy bezpośrednim nasłonecznieniu o natężeniu 1000 W/m2.

Zmienne

Wilgotność i zachmurzenie

Globalna mapa zachmurzenia. Dane pochodzą z lat 2002-2015. Im ciemniejszy kolor, tym czystsze niebo.

Wilgotność i zachmurzenie znacznie osłabiają skuteczność PDRC. Badanie przeprowadzone przez Huanga i in. zauważył, że „pionowe zmiany zarówno stężenia pary, jak i temperatury w atmosferze” mogą mieć znaczny wpływ na chłodnice radiacyjne. Autorzy stwierdzili, że aerozole i zachmurzenie mogą również osłabić skuteczność grzejników, a zatem doszli do wniosku, że potrzebne są elastyczne „strategie projektowania chłodnic radiacyjnych”, aby zmaksymalizować efektywność w tych warunkach klimatycznych. Regiony o wysokiej wilgotności i zachmurzeniu mają mniejszy potencjał globalnego ochłodzenia niż obszary o niskiej wilgotności i zachmurzeniu.

Kondensacja kropelkowa

Tworzenie się kropli kondensatu na powierzchniach PDRC może zmienić emisję promieniowania podczerwonego powierzchni selektywnych emiterów PDRC, co może osłabić ich działanie. Nawet w półsuchych może wystąpić rosa na powierzchniach PDRC. Zatem moc chłodzenia emiterów selektywnych „może poszerzyć emisje wąskopasmowe emitera selektywnego i zmniejszyć ich moc chłodzenia poniżej otoczenia oraz ich rzekome korzyści chłodzące w porównaniu z emiterami szerokopasmowymi”, zgodnie z Simsek i in., którzy omawiają wpływ na wydajność emiterów selektywnych:

Pokazując, że kondensacja kroplowa na emiterach poziomych prowadzi do emisji szerokopasmowej niezależnie od emitera, nasza praca pokazuje, że zakładane korzyści emiterów selektywnych są jeszcze mniejsze, jeśli chodzi o największe zastosowanie chłodzenia radiacyjnego – chłodzenie dachów budynków. Jednak ostatnio wykazano, że dla pionowych elewacji budynków doświadczając naziemnych zysków ciepła w okresie letnim i strat w okresie zimowym, selektywne emitery mogą osiągnąć sezonową termoregulację i oszczędność energii. Ponieważ tworzenie się rosy jest mniej prawdopodobne na powierzchniach pionowych, nawet w wyjątkowo wilgotnych środowiskach, korzyści termoregulacyjne selektywnych emiterów prawdopodobnie utrzymają się zarówno w wilgotnych, jak i suchych warunkach pracy.

Deszcz

Globalna mapa średnich rocznych opadów . Im ciemniejszy kolor, tym większe opady.

Deszcz może ogólnie pomóc w oczyszczeniu powierzchni PDRC, które zostały pokryte kurzem, brudem lub innymi zanieczyszczeniami i poprawić ich współczynnik odbicia. Jednak w wilgotnych obszarach ciągłe deszcze mogą powodować gromadzenie się dużej ilości wody na powierzchniach PDRC, co może utrudniać wydajność. W odpowiedzi opracowano porowate PDRC. Inną odpowiedzią jest wykonanie hydrofobowych PDRC, które są „samooczyszczające”. Opracowano skalowalne i trwałe hydrofobowe PDRC, które unikają LZO , które odpychają wodę deszczową i inne płyny.

Wiatr

Wiatr może mieć pewien wpływ na zmianę wydajności powierzchni i technologii pasywnego chłodzenia radiacyjnego. Liu i in. proponuje zastosowanie „strategii pochylenia i strategii osłony przed wiatrem” w celu złagodzenia skutków wiatru. Naukowcy odkryli różnice regionalne w odniesieniu do wpływu pokrywy wiatrowej w Chinach, zauważając, że „85% obszarów Chin może osiągnąć wydajność chłodzenia radiacyjnego przy osłonie wiatrowej”, podczas gdy w północno-zachodnich Chinach wpływ pokrywy wiatrowej byłby bardziej znaczący. Bijarniya i in. podobnie proponuje stosowanie wiatrochronu na obszarach podatnych na silne wiatry.

Materiały i produkcja

Powierzchnie odbijające światło słoneczne i emitujące ciepło mogą mieć różne składy materiałowe. Jednak aby powszechne zastosowanie było wykonalne, materiały PDRC muszą być tanie, dostępne do masowej produkcji i możliwe do zastosowania w wielu kontekstach. Większość badań koncentrowała się na powłokach i cienkich warstwach PDRC, które są bardziej dostępne w produkcji masowej, tańsze i mają większe zastosowanie w szerszym zakresie kontekstów, chociaż inne materiały mogą mieć potencjał do różnych zastosowań.

Niektóre badania PDRC opracowały również bardziej przyjazne dla środowiska lub zrównoważone materiały, nawet jeśli nie w pełni biodegradowalne . Zhong i in. stwierdzają, że „większość materiałów PDRC to obecnie nieodnawialne polimery, sztuczne fotoniczne lub syntetyczne chemikalia, które spowodują nadmierną emisję CO2 poprzez zużycie paliw kopalnych i będą sprzeczne z globalnym celem neutralności węglowej . Przyjazne dla środowiska odnawialne materiały pochodzenia biologicznego powinny być idealnym materiałem do opracować systemy PDRC”.

Struktury wielowarstwowe i złożone

Zaawansowane materiały i struktury fotoniczne, takie jak wielowarstwowe cienkie warstwy, mikro/nanocząstki, kryształy fotoniczne, metamateriały, metapowierzchnie, zostały przetestowane pod kątem znacznego ułatwienia chłodzenia radiacyjnego. Jednak chociaż wielowarstwowe i złożone struktury nanofotoniczne okazały się skuteczne w scenariuszach eksperymentalnych i symulacjach, powszechne zastosowanie „jest poważnie ograniczone ze względu na złożone i kosztowne procesy przygotowania”, jak twierdzi Cui i in. Podobnie Zhang i in. zauważył, że „skalowalna produkcja sztucznych promienników fotonicznych o złożonej strukturze, wyjątkowych właściwościach, dużej przepustowości i niskich kosztach wciąż stanowi wyzwanie”. Pozwoliło to na zaawansowane badania nad prostszymi strukturami materiałów PDRC, które lepiej nadają się do masowej produkcji.

Powłoki

Skalowalna kolorowa powłoka PDRC wykorzystująca tlenek bizmutu (na zdjęciu) została opracowana przez Zhai i in.

Powłoki lub farby PDRC są zwykle korzystne ze względu na ich bezpośrednie nakładanie na powierzchnie, upraszczając procesy przygotowania i zmniejszając koszty, chociaż nie wszystkie powłoki PDRC są niedrogie. Powłoki generalnie oferują „wysoką funkcjonalność, wygodną obróbkę i niski koszt, co daje perspektywę wykorzystania na dużą skalę”, jak twierdzi Dong i in. Powłoki PDRC zostały opracowane w kolorach innych niż biały, jednocześnie wykazując wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego i emisyjność ciepła.

Powłoki muszą być trwałe i odporne na zabrudzenia, co można osiągnąć za pomocą porowatych PDRC lub hydrofobowych powłok nawierzchniowych odpornych na czyszczenie, chociaż powłoki hydroficzne wykorzystują politetrafluoroetylen lub inne podobne związki, aby były wodoodporne. Negatywny wpływ na środowisko można złagodzić poprzez ograniczenie stosowania innych toksycznych rozpuszczalników powszechnie stosowanych w farbach, takich jak aceton . Opracowano nietoksyczne lub wodne farby . Potrzebne są dalsze badania i rozwój.

Koszt powłok PDRC został znacznie obniżony dzięki badaniu przeprowadzonemu w 2018 roku przez Atiganyanun i in. co pokazało, w jaki sposób „środki fotoniczne, odpowiednio losowo dobrane, aby zminimalizować średnią swobodną ścieżkę transportu fotonów, można wykorzystać do pokrycia czarnego podłoża i obniżenia jego temperatury przez chłodzenie radiacyjne”. Powłoka ta może „przewyższyć dostępną w handlu białą farbę odbijającą światło słoneczne do chłodzenia w ciągu dnia” bez stosowania kosztownych etapów produkcji lub materiałów.

Powłoki PDRC, które są określane jako skalowalne i tanie, obejmują:

  • Li i in. (2019), powłoka z fosforanu glinu, współczynnik odbicia światła słonecznego 97%, emisja ciepła 90%, temperatura powietrza w ciągu dnia o ~ 4,2 ° C niższa niż temperatura otoczenia (o ~ 4,8 ° C niższa niż komercyjna powłoka termoizolacyjna), przewidywany szacunkowy koszt Dong i in . przy 1,2 USD/m2, test w Kantonie (wilgotność dzienna 41%), emiter selektywny (SE).
  • Li i in. (2021), ultrabiała BaSO4 o stężeniu objętościowym 60%, współczynniku odbicia światła słonecznego 98,1%, emisji ciepła 95%, temperaturze powietrza w ciągu dnia ~4,5°C niższej niż temperatura otoczenia, „zapewniając dużą niezawodność, wygodną formę farby, łatwość użycia i kompatybilność z komercyjny proces produkcji farb”.
  • Weng i in. (2021), metoda emitera gąbki porowatej PDMS (polidimetylosiloksan) do powłok, współczynnik odbicia światła słonecznego 95%, emisja ciepła 96,5%, temperatura powietrza w ciągu dnia ∼8 ° C niższa niż temperatura otoczenia, unika niebezpiecznych środków trawiących (np. kwasu fluorowodorowego , nadtlenku wodoru , kwas octowy ) lub lotne związki organiczne (np. aceton , dimetyloformamid , tetrahydrofuran , heksan ), „zgodność z produkcją na dużą skalę”, testowano w Hangzhou (wilgotność w ciągu dnia ∼61%).
  • Wang i in. (2022), wodna powłoka termochromowa wolna od ekotoksycznego i rakotwórczego dwutlenku tytanu , współczynnik odbicia światła słonecznego 96%, emisja ciepła 94%, temperatura powietrza w ciągu dnia ∼7,1 ° C niższa niż temperatura otoczenia i „może być produkowana na dużą skalę i dogodnie powlekana na różnych podłoża poprzez tradycyjne metody odlewania kroplowego, natryskiwania, malowania wałkami lub powlekania wirowego” oraz „przełączane [między] ogrzewaniem słonecznym a chłodzeniem radiacyjnym”, testowane w Szanghaju (wilgotność w ciągu dnia ~ 28%).
  • Dong i in. (2022), powłoka cząstek BaSO4 , CaCO3 i SiO2, współczynnik odbicia światła słonecznego 97,6%, emisja ciepła 89%, temperatura powietrza w ciągu dnia ~8,3°C niższa niż temperatura otoczenia (~5,5°C niższa niż komercyjne białe farby) , opisane " dla dużych „produkcja na skalę komercyjną” o przewidywanym szacowanym koszcie 0,5 USD/m2, przetestowana w Weihai (wilgotność dzienna 40%).
  • Zhai i in. (2022), kolorowa powłoka α- Bi2O3 , współczynnik odbicia promieniowania słonecznego 99%, emisja ciepła 97%, dzienna temperatura powietrza ∼2,31 °C (średnia moc chłodzenia 68 Wm-2), wykorzystuje „niski koszt surowców tlenkowych i prosty proces przygotowania ”, przetestowane w Nanjing (wilgotność dzienna 54%).

Filmy

Folia promiennika fotonicznego oparta na chrząszczu longicorn neocerambyx gigas wykazywała 95% promieniowania słonecznego i 96% emisyjności.

Opracowano wiele cienkich warstw PDRC , które wykazały bardzo wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego i emisję ciepła. Jednak folie z precyzyjnymi wzorami lub strukturami nie są skalowalne „ze względu na koszty i trudności techniczne nieodłącznie związane z precyzyjną litografią na dużą skalę ”, jak twierdzi Khan i in., Lub „ze względu na złożoną litografię / syntezę w nanoskali i sztywność”, zgodnie z Zhou i in. Niektórzy badacze próbowali to przezwyciężyć różnymi metodami:

  • Zhang i in. (2020), łatwa folia metodą mikrostemplowania na tanim polimerze PDMS , współczynnik odbicia światła słonecznego 95%, emisja ciepła 96%, obniżenie temperatury w ciągu dnia do 5,1 ° C, „obiecuje produkcję na większą skalę”.
  • Zhang i in. (2021), tani film wywołany w procesie inwersji faz z użyciem octanu celulozy i krzemianu wapnia , współczynnik odbicia światła słonecznego 97,3%, emisja ciepła 97,2%, obniżenie temperatury w ciągu dnia do 7,3°C poniżej temperatury otoczenia (średnia moc chłodzenia netto 90,7 W·m −2 ), „niedrogi, skalowalny film kompozytowy z nowymi strukturami przypominającymi komórki dendrytyczne”, testowany w Qingdao .
  • Fan i in. (2022), ekologiczny preparat superhydrofobowej porowatej z polidimetylosiloksanu (PDMS), obniżenie temperatury w ciągu dnia do 11,52 ° C poniżej temperatury otoczenia, „folia zapowiada się na szerokie zastosowanie do długotrwałego chłodzenia do zastosowań zewnętrznych”.
  • Nie i in. (2022), folia kompozytowa wykonana z bezfluorowych i cząstek SiO2, współczynnik odbicia promieniowania słonecznego 85%, emisja ciepła 95%, średnia redukcja temperatury w ciągu dnia 12,2°C, wyprodukowana w „prostym procesie przygotowania, który ma cechy niskokosztowego przyjazność i doskonała wytrzymałość mechaniczna”, przetestowane w Hubei .
  • Zhong i in. (2023), hierarchiczna elastyczna włóknista folia celulozowa (pulpa drzewna), współczynnik odbicia światła słonecznego 93,8%, emisja ciepła 98,3%, obniżenie temperatury w ciągu dnia do 11,3 ° C poniżej temperatury otoczenia, badanie to „pierwszy raz zrealizowano wysoką krystaliczność i hierarchiczne mikrostruktury w zregenerowanych materiałów celulozowych poprzez samoorganizację makrocząsteczek celulozy na poziomie molekularnym”, co „zapewni nowe perspektywy rozwoju elastycznych materiałów celulozowych”.

Metatkaniny

PDRC mogą również występować w postaci metamateriałów, które można nosić jako odzież chroniącą i regulującą temperaturę ciała w czasie ekstremalnych upałów. Większość metamateriałów jest wykonana z włókien na bazie benzyny, chociaż trwają badania i rozwój zrównoważonych lub regeneracyjnych materiałów. Na przykład Zhong i in. stwierdza, że ​​„należy opracować nowe elastyczne folie z włókien celulozowych o hierarchicznej mikrostrukturze przypominającej drewno do zastosowań PDRC do noszenia”.

  • Liu i in. (2022), ekologiczny, regenerowalny alginian polimerowy pochodzenia biologicznego w celu modyfikacji włókna bawełny , a następnie w matrycy generuje nano / mikrocząsteczki Caco3, współczynnik odbicia światła słonecznego 90%, emisja ciepła 97%, obniżona temperatura skóry ludzkiej o 5,4°C, „w pełni kompatybilny z przemysłowymi zakładami przetwórczymi” i „skutecznymi właściwościami ochrony przed promieniowaniem UV o wartości UPF 15, jest szybkoschnący i odporny na pranie ” .
  • Li i in. (2022), nadająca się do noszenia czapka zbudowana z radiacyjnego papieru chłodzącego z SiO2 i dymionym SiO2, współczynnik odbicia promieniowania słonecznego 97%, emisja ciepła 91%, obniżona temperatura włosów użytkownika o 12,9ᵒC w porównaniu z podstawową białą bawełnianą czapką (oraz 19ᵒC w porównaniu z brakiem czapki), wodoodporny i przepuszczający powietrze, „odpowiedni do produkcji kasków chłodzących promieniowanie w celu zarządzania temperaturą ludzkiej głowy”.

Aerożele

Aerożele mogą być wykorzystywane jako potencjalnie tani materiał PDRC, który można skalować do masowej produkcji. Niektóre aerożele można również uznać za bardziej przyjazną dla środowiska alternatywę dla innych materiałów, z możliwością degradacji i brakiem toksycznych chemikaliów. Aerożele mogą być również przydatne jako termoizolacyjny w celu zmniejszenia absorpcji światła słonecznego i pasożytniczego gromadzenia ciepła w celu poprawy wydajności chłodzenia PDRC.

  • Yue i in. (2022), superhydrofobowy aerożel na bazie makulatury (celulozy), współczynnik odbicia światła słonecznego 93%, emisyjność cieplna 91%, obniżone temperatury w ciągu dnia do 8,5 ° C poniżej temperatury otoczenia w teście zewnętrznym, w symulacji energetycznej budynku aerożel „wykazał, że 43,4% średniej energii chłodniczej można by zaoszczędzić w porównaniu z podstawowym zużyciem budynku” w Chinach, gdyby zostało szeroko wdrożone.
  • Liu i in. (2022), degradowalny i superhydrofobowy stereo-kompleksowy aerożel z poli( kwasu mlekowego ) o niskim przewodnictwie cieplnym , współczynniku odbicia światła słonecznego 89%, emitancji ciepła 93%, obniżonych temperaturach w ciągu dnia o 3,5°C poniżej temperatury otoczenia, „otwiera zrównoważoną środowiskowo ścieżkę do zastosowań chłodzenia radiacyjnego. "
  • Li i in. (2022), niedrogie krzemionkowo-glinowe (SAFA) syntetyzowane przez elektroprzędzenie , współczynnik odbicia światła słonecznego 95%, emisja ciepła 93%, obniżone temperatury w ciągu dnia o 5°C poniżej temperatury otoczenia, „SAFA wykazują wysoką odporność na zmęczenie przy ściskaniu, solidną ognioodporność i doskonałe izolacja termiczna” z „niskimi kosztami i wysoką wydajnością” wykazuje potencjał do dalszych badań.

Powierzchnie biodegradowalne

Wraz z rozprzestrzenianiem się rozwoju PDRC, wiele proponowanych materiałów do chłodzenia radiacyjnego nie ulega biodegradacji . Według Parka i in., „zrównoważone materiały do ​​chłodzenia radiacyjnego nie zostały wystarczająco zbadane”.

  • Park i in. (2022), przyjazna dla środowiska porowata struktura polimerowa poprzez indukowane termicznie rozdzielanie faz , współczynnik odbicia światła słonecznego 91%, emisja ciepła 92%, obniżenie temperatury w ciągu dnia do 9 ° C, wystarczająca trwałość do stosowania w budynkach i najwyższy efekt chłodzenia odnotowany „wśród wszystkich pasywnych emiterów chłodzących promieniowanie na bazie organicznej”.

Aplikacje

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia ma „potencjał jednoczesnego złagodzenia dwóch głównych problemów, kryzysu energetycznego i globalnego ocieplenia ”, będąc jednocześnie „technologią chłodniczą chroniącą środowisko”. PDRC mają zatem szereg potencjalnych zastosowań, ale obecnie są najczęściej stosowane w różnych aspektach środowiska zbudowanego , takich jak przegrody budowlane , chłodne chodniki i inne powierzchnie w celu zmniejszenia zapotrzebowania na energię, kosztów i emisji CO2. PDRC został przetestowany i zastosowany w przestrzeni wewnętrznej chłodzenie, zewnętrzne chłodzenie miejskie, wydajność ogniw słonecznych , chłodzenie skraplaczy elektrowni , między innymi. W przypadku zastosowań zewnętrznych należy odpowiednio oszacować żywotność PDRC, zarówno dla wysokiej wilgotności i ciepła, jak i stabilności UV .

Chłodzenie pomieszczeń

, że domy jednorodzinne na przedmieściach USA obniżą koszty energii o 26% do 46% dzięki wdrożeniu PDRC.

Najbardziej powszechnym zastosowaniem pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia są obecnie obudowy budynków, w tym chłodne dachy PDRC , które mogą znacznie obniżyć temperaturę wewnątrz budynków. Zastosowanie PDRC na dachu może podwoić oszczędności energii w porównaniu z białym dachem. To sprawia, że ​​PDRC są zrównoważoną i tanią alternatywą lub uzupełnieniem klimatyzacji poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na energię , odciążenie sieci energetycznych w okresach szczytu i zmniejszenie emisji CO2 spowodowanej uwalnianiem wodorofluorowęglowodorów z klimatyzacji do atmosfery, która może być tysiące razy silniejsza niż CO2.

Sama klimatyzacja odpowiada za 12-15% światowego zużycia energii, podczas gdy emisja CO2 z klimatyzacji odpowiada za „13,7% emisji CO2 związanych z energią, około 52,3 EJ rocznie ”, czyli 10% emisji ogółem. Oczekuje się, że zastosowania klimatyzacji wzrosną, pomimo ich negatywnego wpływu na sektory energetyczne, koszty i globalne ocieplenie, które zostało opisane jako „błędne koło”. Można to jednak znacznie ograniczyć dzięki masowej produkcji tanich PDRC do chłodzenia pomieszczeń. Wielowarstwowa powierzchnia PDRC pokrywająca 10% powierzchni dachu budynku może zastąpić 35% klimatyzacji używanej podczas najgorętszych godzin dnia.

Na podmiejskich obszarach mieszkalnych jednorodzinnych PDRC mogą obniżyć koszty energii o 26% do 46% w Stanach Zjednoczonych i obniżyć temperaturę średnio o 5,1°C. Po dodaniu „chłodni w celu wykorzystania nadmiaru energii chłodzenia wody generowanej poza godzinami szczytu, efekty chłodzenia powietrza w pomieszczeniach w okresach szczytowego obciążenia chłodniczego mogą zostać znacznie zwiększone”, a temperatura powietrza może zostać obniżona o 6,6– 12,7°C.

W miastach PDRC mogą przynieść znaczne oszczędności energii i kosztów. W badaniu dotyczącym miast w USA Zhou i in. stwierdzili, że „miasta w gorących i suchych regionach mogą osiągnąć wysokie roczne oszczędności zużycia energii elektrycznej na poziomie > 2200 kWh , podczas gdy <400 kWh jest osiągalne w miastach zimniejszych i bardziej wilgotnych”, uszeregowane od najwyższych do najniższych pod względem oszczędności zużycia energii elektrycznej w następujący sposób: Phoenix (∼2500 kWh), Las Vegas (∼2250 kWh), Austin (∼2100 kWh), Honolulu (∼2050 kWh), Atlanta (∼150 0 kWh), Indianapolis (∼1200 kWh), Chicago (∼1150 kWh) , Nowym Jorku ( ∼900 kWh ) , Minneapolis (~850 kWh), Boston (~750 kWh), Seattle (~350 kWh). W badaniu przewidującym oszczędności energii dla indyjskich miast w 2030 r. Mumbaj i Kalkuta miały niższy potencjał oszczędności energii, Jaisalmer , Varansai i Delhi miały wyższy potencjał, chociaż ze znacznymi wahaniami od kwietnia do sierpnia w zależności od wilgotności i pokrywy wiatrowej.

Rosnące zainteresowanie i wzrost zastosowania PDRC w budynkach przypisuje się oszczędnościom kosztów związanym z „samą wielkością globalnej powierzchni budynków, przy wielkości rynku około 27 miliardów dolarów w 2025 r.”, Jak oszacowano w badaniu z 2020 r.

Chłodzenie zewnętrznej przestrzeni miejskiej

Zobacz też: Miejska wyspa ciepła
System PDRC zainstalowany na dachu w Kalkucie wykazał spadek temperatury powierzchni gruntu o prawie 4,9°C (przy średnim spadku o 2,2°C).

Pasywne powierzchnie chłodzące w ciągu dnia mogą złagodzić ekstremalne upały z efektu miejskiej wyspy ciepła , który występuje w ponad 450 miastach na całym świecie, gdzie temperatura może być nawet o 10–12°C wyższa na obszarach miejskich w porównaniu z otaczającymi je obszarami wiejskimi . W przeciętnie gorący letni dzień dachy budynków mogą być o 27–50°C cieplejsze niż otaczające powietrze, powodując dalsze ocieplenie temperatury powietrza poprzez konwekcję . Dobrze izolowane ciemne dachy są znacznie gorętsze niż wszystkie inne powierzchnie miejskie, w tym nawierzchnie asfaltowe, co dodatkowo zwiększa zapotrzebowanie na klimatyzację (co dodatkowo przyspiesza globalne ocieplenie i miejską wyspę ciepła poprzez uwalnianie ciepło odpadowe do otaczającego powietrza) oraz zwiększające się ryzyko chorób związanych z ciepłem i śmiertelnych skutków zdrowotnych.

PDRC można stosować na dachach budynków i schronach miejskich w celu znacznego obniżenia temperatury powierzchni przy zerowym zużyciu energii poprzez odbijanie ciepła ze środowiska miejskiego do przestrzeni kosmicznej. Podstawową przeszkodą we wdrażaniu PDRC na terenach miejskich jest olśnienie, które może powstać w wyniku odbicia światła widzialnego od otaczających budynków. Kolorowe powierzchnie PDRC mogą złagodzić problemy z odblaskami, na przykład Zhai i in. „Superbiałe farby z dostępnymi w handlu sferami odblaskowymi o wysokim współczynniku (n∼1,9). ”, według Mandala i wsp., lub użycie materiałów odblaskowych (RRM) może również złagodzić odblaski, chociaż potrzebne są dalsze badania i rozwój. Okoliczne budynki bez zastosowania PDRC mogą osłabić moc chłodzenia PDRC.

Wykazano, że nawet po zainstalowaniu na dachach w gęsto zaludnionych obszarach miejskich, szerokopasmowe radiacyjne panele chłodzące obniżają temperaturę powierzchni na poziomie chodnika . Badanie przeprowadzone przez Khana i in. opublikowany w 2022 r. ocenił skutki powierzchni PDRC w zimie, w tym zarówno dla niemodulowanych, jak i modulowanych PDRC, w obszarze metropolitalnym Kalkuty . Niemodulowany PDRC o współczynniku odbicia 0,95 i emisyjności 0,93 obniżył temperaturę powierzchni gruntu o prawie 4,9ᵒC i średnio o 2,2ᵒC w ciągu dnia.

Podczas gdy latem efekty chłodzenia szerokopasmowych niemodulowanych PDRC mogą być pożądane, zimą mogą one powodować niewygodny efekt „przechłodzenia” populacji miast, a tym samym zwiększać zużycie energii do ogrzewania. Można to złagodzić przez szerokopasmowe modulowane PDRC, które, jak odkryli, mogą zwiększyć dzienne temperatury otoczenia miejskiego o 0,4–1,4°C w zimie. Podczas gdy na przykład w tropikalnym obszarze metropolitalnym Kalkuty „przechłodzenie” jest mało prawdopodobne, gdzie indziej może to wpłynąć na chęć zastosowania PDRC w przestrzeni miejskiej. Dlatego modulowane PDRC mogą być preferowane w miastach z ciepłym latem i mroźnymi zimami do kontrolowanego chłodzenia, podczas gdy niemodulowane PDRC mogą być bardziej korzystne dla miast z gorącymi latami i umiarkowanymi zimami. Autorzy spodziewali się, że „tanie, optycznie modulowane systemy pasywne” będą wkrótce dostępne na rynku.

W badaniu dotyczącym miejskich wiat przystankowych stwierdzono, że większość wiat nie zapewnia komfortu cieplnego osobom dojeżdżającym do pracy , zauważając, że średnio drzewo mogłoby zapewnić o 0,5°C więcej chłodzenia. Inne metody chłodzenia schronów często polegają na klimatyzacji lub innych energochłonnych środkach, które mogą zatłoczyć osoby dojeżdżające do pracy w zamkniętej przestrzeni w celu chłodzenia. Schrony miejskie z zadaszeniem PDRC mogą znacznie obniżyć temperaturę przy zerowych dodatkowych kosztach lub zużyciu energii, podczas gdy dodanie „jednostronnej osłony na środkową podczerwień” może zwiększyć korzyści poprzez zmniejszenie napływającego promieniowania atmosferycznego, a także odbijanie promieniowania z otaczających budynków, zgodnie z Mokharti et al.

W przypadku chłodzenia zewnętrznej przestrzeni miejskiej zaleca się, aby wdrażanie PDRC na obszarach miejskich skupiało się przede wszystkim na zwiększeniu albedo , o ile emisyjność ciepła może być utrzymana na poziomie 90%, zgodnie z Anand i in. Może to szybko i znacznie obniżyć temperaturę, jednocześnie zmniejszając zapotrzebowanie na energię i koszty chłodzenia w środowiskach miejskich.

Efektywność energii słonecznej

Wydajność ogniw słonecznych można poprawić dzięki zastosowaniu PDRC w celu zmniejszenia przegrzania i degradacji ogniw.

Powierzchnie pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia można zintegrować z elektrowniami słonecznymi , określanymi jako chłodzenie promieniowaniem słonecznym (SE-RC), w celu poprawy funkcjonalności i wydajności poprzez zapobieganie „przegrzewaniu” ogniw słonecznych , a tym samym degradacji. Ponieważ ogniwa słoneczne mają maksymalną wydajność 33,7% (przy przeciętnym komercyjnym panelu fotowoltaicznym o współczynniku konwersji około 20%), większość pochłoniętej mocy wytwarza nadmiar ciepła i podnosi temperaturę roboczą systemu. Sprawność ogniw słonecznych spada o 0,4-0,5% na każdy wzrost temperatury o 1ᵒC.

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia może wydłużyć żywotność ogniw słonecznych poprzez obniżenie temperatury roboczej systemu. Integracja PDRC z systemami energii słonecznej jest również stosunkowo prosta, biorąc pod uwagę, że „większość systemów pozyskiwania energii słonecznej ma konstrukcję z płaską płytą zwróconą ku niebu, która jest podobna do systemów chłodzenia radiacyjnego”. Wykazano, że integracja „daje większy zysk energii na jednostkę powierzchni”, jednocześnie zwiększając „całkowity użyteczny czas pracy”. Zintegrowane systemy mogą złagodzić problemy związane z „ograniczonym czasem pracy i niskim zyskiem energii” i są „aktualnym gorącym punktem badawczym”, jak twierdzi Ahmed i in.

Zaproponowano metody potencjalnie zwiększające wydajność chłodzenia. Lu i in. proponuje zastosowanie „strategii zarządzania synergicznego w pełnym spektrum (FSSM) do chłodzenia ogniw słonecznych, która łączy chłodzenie radiacyjne i podział widmowy w celu zwiększenia rozpraszania ciepła promieniowania i zmniejszenia ciepła odpadowego generowanego przez absorpcję fotonów sub-BG”.

Testy zewnętrzne z użyciem różnych materiałów PDRC, niektóre bardziej skalowalne niż inne, wykazały różne stopnie mocy chłodzenia:

Osobiste zarządzanie ciepłem

Wykorzystanie pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia w tkaninach do regulacji temperatury ciała podczas ekstremalnych upałów jest w fazie badań i rozwoju. Podczas gdy inne tkaniny są przydatne do akumulacji ciepła, „mogą prowadzić do udaru cieplnego podczas upałów”. Zeng i in. stwierdza, że ​​„włączenie pasywnych struktur chłodzenia radiacyjnego do osobistych technologii zarządzania ciepłem może skutecznie obronić ludzi przed intensyfikacją globalnych zmian klimatycznych”.

Nadające się do noszenia PDRC mogą przybierać różne formy i być szczególnie przydatne dla pracowników zewnętrznych. Łatwo dostępne PDRC do noszenia nie są jeszcze dostępne, chociaż opracowano prototypy . Ta dziedzina badań jest określana jako osobiste zarządzanie ciepłem (PTM). Chociaż większość opracowanych tekstyliów jest w kolorze białym, opracowano również kolorowe materiały do ​​noszenia, chociaż tylko w wybranych kolorach, które stosunkowo dobrze odbijają światło słoneczne i minimalizują przyrost ciepła.

Chłodzenie skraplacza elektrowni

Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia może być stosowane w różnych skraplaczach elektrowni, w tym w elektrowniach termoelektrycznych i skoncentrowanych elektrowniach słonecznych (CSP) do chłodzenia wody w celu efektywnego wykorzystania w wymienniku ciepła . Uogólnione badanie „zakrytego stawu z chłodnicą radiacyjną wykazało, że strumień 150 W/m2 można osiągnąć bez utraty wody”. Zastosowanie PDRC w skraplaczach elektrowni może zmniejszyć duże zużycie wody i zanieczyszczenie termiczne spowodowane chłodzeniem wodą .

W przypadku skraplacza elektrowni termoelektrycznej jedno badanie wykazało, że uzupełnienie skraplacza chłodzonego powietrzem do radiacyjnych paneli chłodzących „uzyskuje efekt chłodzenia 4096 kWh dziennie przy zużyciu energii przez pompę na poziomie 11 kWh dziennie”. W przypadku skoncentrowanej elektrowni słonecznej (CSP) „w cyklu nadkrytycznym CO2 przy 550ᵒC można poprawić wydajność netto o 5% w stosunku do systemu chłodzonego powietrzem poprzez integrację z chłodnicą radiacyjną o wydajności 14 m2/kWe”.

Termoregulacja budynków

Oprócz chłodzenia, powierzchnie pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia można modyfikować tak, aby były samodostosowujące się do zależnego od temperatury „przełączania” z chłodzenia na grzanie lub innymi słowy do pełnej regulacji termicznej. Można to osiągnąć poprzez zmianę emitancji ciepła powierzchni z wysokiej na niską wartość. Zastosowania są ograniczone do testowania, a dostępne na rynku samoprzełączające się PDRC są w fazie badań i rozwoju.

Generacja termoelektryczna

W połączeniu z generatorem termoelektrycznym pasywna dzienna radiacyjna powierzchnia chłodząca może być wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej w ciągu dnia i nocy, chociaż moc generowana w testach była stosunkowo niska. Badania i rozwój są wstępne.

Chłodzenie samochodów i szklarni

Pomieszczenia zamknięte termicznie, w tym samochody i szklarnie , są szczególnie podatne na szkodliwy wzrost temperatury, zwłaszcza podczas ekstremalnych warunków pogodowych. Wynika to z dużej obecności okien, które są przezroczyste dla wpadającego promieniowania słonecznego, ale działają jako nieprzezroczyste dla wychodzącego długofalowego promieniowania cieplnego, co powoduje ich szybkie nagrzewanie. Temperatura samochodu w bezpośrednim świetle słonecznym może wzrosnąć do 60–82°C, gdy temperatura otoczenia wynosi zaledwie 21°C. To nagromadzenie ciepła „może spowodować udar cieplny i hipertermię u mieszkańców, zwłaszcza dzieci”, co można złagodzić pasywnym chłodzeniem radiacyjnym.

Zbieranie wody

zbierania rosy można poprawić dzięki zastosowaniu pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia. Selektywne emitery PDRC, które mają wysoką emisyjność tylko w oknie atmosferycznym (8–13 μm) i emitery szerokopasmowe, mogą dawać różne wyniki. W jednym badaniu z wykorzystaniem szerokopasmowego PDRC, badanie skondensowało „około 8,5 ml wody dziennie na 800 W m2 szczytowej intensywności słonecznej”. Podczas gdy emitery selektywne mogą być mniej korzystne w innych kontekstach, mogą być bardziej korzystne w zastosowaniach zbierania rosy. PDRC mogą poprawić zbieranie wody atmosferycznej poprzez połączenie z systemami wytwarzania pary słonecznej poprawić wskaźniki odbioru wody.

Chłodzenie wodą i lodem

Pasywne dzienne powierzchnie chłodzące radiacyjne mogą być instalowane nad powierzchnią zbiornika wodnego w celu chłodzenia. W kontrolowanym badaniu zbiornik wodny schłodzono o 10,6ᵒC poniżej temperatury otoczenia za pomocą promiennika fotonicznego.

Powierzchnie PDRC zostały opracowane w celu chłodzenia lodu i zapobiegania topnieniu lodu pod wpływem światła słonecznego. Został on zaproponowany jako zrównoważona metoda ochrony przed lodem. Można to zastosować do ochrony zamrożonej lub schłodzonej żywności przed psuciem się.

Niepożądane skutki uboczne

Jeremy Munday pisze, że chociaż „prawdopodobnie wystąpią nieoczekiwane skutki” przy globalnym wdrożeniu PDRC, „te struktury można w razie potrzeby natychmiast usunąć, w przeciwieństwie do metod obejmujących rozpraszanie cząstek stałych do atmosfery, które mogą trwać przez dziesięciolecia”. Wang i in. stwierdzają, że wstrzyknięcie aerozolu do stratosfery „może spowodować potencjalnie niebezpieczne zagrożenia dla podstawowych operacji klimatycznych na Ziemi”, które mogą być nieodwracalne, preferując PDRC. Zevenhoven i in. stwierdzają, że „zamiast wstrzykiwania aerozolu do stratosfery (SAI), rozjaśniania chmur lub dużej liczby luster na niebie („geoinżynieria przeciwsłoneczna”) w celu blokowania lub odbijania nadchodzących (fale krótkie, SW) promieniowanie słoneczne , promieniowanie cieplne o długich falach (LW) może być selektywnie emitowane i przenoszone przez atmosferę do przestrzeni kosmicznej”.

„Przechłodzenie” i modulacja PDRC

Modyfikowanie PDRC dwutlenkiem wanadu (na zdjęciu) może osiągnąć oparte na temperaturze „przełączanie” z chłodzenia na grzanie, aby złagodzić efekt „przechłodzenia”.

„Przechłodzenie” jest wymieniane jako efekt uboczny PDRC, który może być problematyczny, zwłaszcza gdy PDRC są stosowane na obszarach o dużej populacji z gorącymi latami i chłodnymi zimami, charakterystycznymi dla stref umiarkowanych . Podczas gdy zastosowanie PDRC na tych obszarach może być przydatne latem, zimą może spowodować wzrost zużycia energii do ogrzewania, a tym samym może zmniejszyć korzyści PDRC w zakresie oszczędności energii i emisji . Według Chen i wsp. „Aby przezwyciężyć ten problem, opracowano dynamicznie przełączane powłoki, aby zapobiec przechłodzeniu w zimie lub w niskich temperaturach”.

Szkody wynikające z przechłodzenia można zmniejszyć poprzez modulację PDRC, wykorzystując ich zdolność pasywnego chłodzenia latem, jednocześnie modyfikując je do pasywnego ogrzewania zimą. Modulacja może obejmować „przełączanie emisyjności lub współczynnika odbicia na niskie wartości zimą i wysokie wartości w okresie ciepłym”. W 2022 roku Khan i in. doszli do wniosku, że „tanie, optycznie modulowane” PDRC są „w fazie rozwoju” i „oczekuje się, że wkrótce będą dostępne na rynku z dużym przyszłym potencjałem redukcji ciepła miejskiego w miastach bez powodowania kary za przechłodzenie w zimnych okresach”.

Istnieją różne metody „przełączania” PDRC w celu złagodzenia przechłodzenia. W większości badań wykorzystano dwutlenek wanadu (VO2), związek nieorganiczny , aby uzyskać zależne od temperatury „przełączane” efekty chłodzenia i ogrzewania. Chociaż, jak twierdzi Khan i wsp., opracowanie VO2 jest trudne, ich przegląd wykazał, że „ostatnie badania koncentrowały się na uproszczeniu i ulepszeniu rozszerzenia technik dla różnych typów zastosowań”. Chen i in. stwierdzili, że „dużo wysiłku poświęcono powłokom VO2 w przełączaniu widma średniej podczerwieni , a tylko kilka badań wykazało przełączalną zdolność powłok zależnych od temperatury w widmie słonecznym.” Przełączanie zależne od temperatury nie wymaga dodatkowego nakładu energii, aby osiągnąć zarówno chłodzenie, jak i ogrzewanie.

Inne metody „przełączania” PDRC wymagają dodatkowego wkładu energii, aby osiągnąć pożądane efekty. Jedna z takich metod polega na zmianie środowiska dielektrycznego . Można to zrobić poprzez „odwracalne zwilżanie” i suszenie powierzchni PDRC zwykłymi płynami, takimi jak woda i alkohol . Aby jednak można było to wdrożyć na masową skalę, „w realistycznych zastosowaniach należy rozważyć recykling i utylizację płynów roboczych oraz szczelność obiegu”.

Inna metoda obejmuje „przełączanie” przez siłę mechaniczną, co może być przydatne i zostało „szeroko zbadane w powłokach polimerowych [PDRC] ze względu na ich rozciągliwość”. W przypadku tej metody „w celu uzyskania przełączalnej powłoki w εLWIR można zastosować naprężenie / odkształcenie mechaniczne w cienkiej warstwie PDMS, składającej się z siatki PDMS i osadzonych nanocząstek W jednym z badań oszacowano, z wykorzystaniem tej metody, że „w USA można zaoszczędzić 19,2% energii zużywanej na ogrzewanie i chłodzenie, czyli 1,7 razy więcej niż w przypadku jedynego trybu chłodzenia i 2,2 razy więcej niż w przypadku jedynego trybu ogrzewania mode”, co może zainspirować dodatkowe badania i rozwój.

Blask i wygląd wizualny

Olśnienie spowodowane przez powierzchnie o wysokim współczynniku odbicia światła słonecznego może stwarzać problemy z widocznością, które mogą ograniczać zastosowanie PDRC, szczególnie w środowiskach miejskich na poziomie gruntu. PDRC, które wykorzystują „system rozpraszania” do generowania odbicia w bardziej rozproszony sposób, zostały opracowane i są „bardziej korzystne w rzeczywistych zastosowaniach”, zgodnie z Lin i in.

Opracowano również niedrogie kolorowe powłoki malarskie PDRC, które zmniejszają odblaski i zwiększają różnorodność kolorów powierzchni PDRC. Chociaż część współczynnika odbicia światła słonecznego na powierzchni jest tracona w widmie światła widzialnego, kolorowe PDRC mogą nadal wykazywać znaczną moc chłodzenia, na przykład powłoka Zhai i in., w której zastosowano powłokę α-Bi2O3 (przypominającą kolor związku ) do opracować nietoksyczną farbę, która wykazała współczynnik odbicia światła słonecznego na poziomie 99% i emisyjność ciepła na poziomie 97%.

Ogólnie zauważono, że istnieje kompromis między potencjałem chłodzenia a ciemniejszymi kolorami powierzchni. Mniej odblaskowe kolorowe PDRC można również nakładać na ściany, podczas gdy bardziej odblaskowe białe PDRC można nakładać na dachy, aby zwiększyć wizualną różnorodność powierzchni pionowych, ale nadal przyczyniać się do chłodzenia.

Komercjalizacja

Komercjalizacja technologii pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia jest na wczesnym etapie rozwoju.

SkyCool Systems, założona przez Aaswatha P. Ramana, który jest autorem przełomowego badania naukowego demonstrującego wykorzystanie metamateriałów fotonicznych do umożliwienia PDRC, jest start-upem komercjalizującym technologie chłodzenia radiacyjnego. Panele SkyCool zostały zastosowane w niektórych budynkach w Kalifornii, zmniejszając koszty energii. Firma otrzymała dotację od California Energy Commission na dalsze możliwości składania wniosków.

3M , amerykańska międzynarodowa korporacja , opracowała pasywną folię chłodzącą o selektywnej emisji. Film został zastosowany w ramach programów pilotażowych , które są otwarte na rozszerzenie. Film był testowany na wiatach przystankowych w Tempe w Arizonie . Folia 3M osiągnęła „10–20% oszczędności energii po zastosowaniu na panelach SkyCool Systems i zintegrowaniu z systemem HVAC lub chłodniczym budynku ”.

Historia

Zdolność saharyjskiej srebrnej mrówki do schładzania temperatury ciała w ekstremalnych temperaturach zainspirowała wczesne badania PDRC.

Nocne pasywne chłodzenie radiacyjne jest znane od tysięcy lat, a zapisy wskazują na świadomość starożytnych Irańczyków , co wykazano poprzez budowę Yakhchāls od 400 roku pne

Félix Trombe postawił hipotezę pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia w 1967 r. Pierwsza konfiguracja eksperymentalna powstała w 1975 r., Ale odniosła sukces tylko w przypadku chłodzenia nocnego. Dalsze prace nad uzyskaniem chłodzenia w ciągu dnia przy użyciu różnych kompozycji materiałowych nie powiodły się.

W latach 80. Lushiku i Granqvist zidentyfikowali okno na podczerwień jako potencjalny sposób na dostęp do ultrazimnej przestrzeni kosmicznej jako sposób na osiągnięcie pasywnego chłodzenia w ciągu dnia.

Wczesne próby opracowania pasywnych, radiacyjnych materiałów chłodzących w ciągu dnia czerpały inspirację z natury, w szczególności z saharyjskiej srebrnej mrówki i białych chrząszczy, zwracając uwagę na to, jak chłodziły się w ekstremalnych temperaturach.

Badania i rozwój w zakresie pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia ewoluowały szybko w 2010 roku wraz z odkryciem zdolności do tłumienia ogrzewania słonecznego za pomocą metamateriałów fotonicznych , co znacznie rozszerzyło badania i rozwój w tej dziedzinie. Jest to w dużej mierze zasługą przełomowego badania przeprowadzonego przez Aaswatha P. Ramana, Marca Abou Anoma, Linxiao Zhu, Eden Raphaeli i Shanhui Fan , opublikowanego w 2014 roku.

Zobacz też

  1. ^ a b c d e f g   Chen, Meijie; Pang, Dan; Chen, Xingyu; Yan, Hongjie; Yang, Yuan (2022). „Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia: podstawy, projekty materiałów i zastosowania” . EcoMat . 4 . doi : 10.1002/eom2.12153 . S2CID 240331557 – przez Wiley. Pasywne dzienne chłodzenie radiacyjne (PDRC) rozprasza ciepło z Ziemi do ekstremalnie zimnej przestrzeni kosmicznej bez zużywania energii i generowania zanieczyszczeń. Ma potencjał jednoczesnego złagodzenia dwóch głównych problemów, kryzysu energetycznego i globalnego ocieplenia.
  2. ^   Poniedziałek, Jeremy (2019). „Zwalczanie zmian klimatu poprzez chłodzenie radiacyjne” . dżul . 3 (9): 2057–2060. doi : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 lutego 2022 r . Pobrano 27 września 2022 r. – za pośrednictwem ScienceDirect. Pokrywając Ziemię niewielką częścią materiałów emitujących ciepło, można zwiększyć przepływ ciepła z Ziemi, a strumień promieniowania netto można zmniejszyć do zera (lub nawet uczynić go ujemnym), stabilizując w ten sposób (lub ochładzając) Ziemię.
  3. Bibliografia    _ Yang, Ronggui; Tan, Gang; Fan, Shanhui (listopad 2020). „Ziemskie chłodzenie radiacyjne: wykorzystanie zimnego wszechświata jako odnawialnego i zrównoważonego źródła energii” . nauka . 370 (6518): 786–791. Bibcode : 2020Sci...370..786Y . doi : 10.1126/science.abb0971 . PMID 33184205 . S2CID 226308213 . ...ziemskie chłodzenie radiacyjne okazało się obiecującym rozwiązaniem do łagodzenia miejskich wysp ciepła i potencjalnej walki z globalnym ociepleniem, jeśli można je wdrożyć na dużą skalę.
  4. ^   Bijarniya, Jay Prakash; Sarkar, Jahar; Maiti, Pralay (listopad 2020). „Przegląd pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia: podstawy, ostatnie badania, wyzwania i możliwości” . Przeglądy energii odnawialnej i zrównoważonej . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – przez Elsevier Science Direct. Pasywne chłodzenie radiacyjne można uznać za odnawialne źródło energii, które może pompować ciepło do zimnej przestrzeni i sprawić, że urządzenia będą wydajniejsze niż wyrzucanie ciepła w temperaturze ziemskiej atmosfery.
  5. ^ a b „Co to jest pasywne chłodzenie radiacyjne 3M?” . 3M . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 września 2021 r . Źródło 27 września 2022 r . Pasywne chłodzenie radiacyjne jest naturalnym zjawiskiem, które w przyrodzie występuje tylko nocą, ponieważ wszystkie naturalne materiały pochłaniają więcej energii słonecznej w ciągu dnia, niż są w stanie wypromieniować w niebo.
  6. ^ a b c d    Wang, Tong; Wu, Yi; Shi, Lan; Hu, Xinhua; Chen Min; Wu, Limin (2021). „Konstrukcyjny polimer do wysoce wydajnego, pasywnego chłodzenia radiacyjnego przez cały dzień” . Komunikacja natury . 12 (365): 365. doi : 10.1038/s41467-020-20646-7 . PMC 7809060 . PMID 33446648 . W związku z tym wysoce pożądane jest zaprojektowanie i wyprodukowanie wydajnego PDRC o wystarczająco wysokim współczynniku odbicia światła słonecznego (λ ~ 0,3–2,5 μm), aby zminimalizować przyrost ciepła słonecznego i jednocześnie silną emisję cieplną LWIR (ε¯LWIR) w celu maksymalizacji radiacyjnej utraty ciepła. Kiedy przychodzące promieniowanie cieplne ze Słońca jest zrównoważone przez wychodzącą emisję promieniowania cieplnego, temperatura Ziemi może osiągnąć stan ustalony.
  7. ^ a b c Zevenhovena, Ron; Falt, Martin (czerwiec 2018). „Chłodzenie radiacyjne przez okno atmosferyczne: trzecie, mniej inwazyjne podejście do geoinżynierii” . Energia . 152 – przez Elsevier Science Direct.
  8. ^ a b c d   Heo, Se-Yeon; Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  9. ; ^ a b c d e f g hi j k l m n o p q r s t u v w x y Aili, Ablimit Yin, Xiaobo; Yang, Ronggui (październik 2021). „Globalny potencjał chłodzenia radiacyjnego nieba dostosowany do gęstości zaludnienia i zapotrzebowania na chłodzenie” . Atmosfera . 12 (11): 1379. doi : 10.3390/atmos12111379 .
  10. ^ a b c d e f g h i j k l m n   Munday, Jeremy (2019). „Zwalczanie zmian klimatu poprzez chłodzenie radiacyjne” . dżul . 3 (9): 2057–2060. doi : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 lutego 2022 r . Pobrano 27 września 2022 r. – za pośrednictwem ScienceDirect.
  11. ^   Poniedziałek, Jeremy (2019). „Zwalczanie zmian klimatu poprzez chłodzenie radiacyjne” . dżul . 3 (9): 2057–2060. doi : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 lutego 2022 r . Pobrano 27 września 2022 r. – za pośrednictwem ScienceDirect. Gdyby zamiast tego tylko 1–2% powierzchni Ziemi promieniowało z taką szybkością, a nie z obecną średnią wartością, całkowite strumienie ciepła do iz całej Ziemi byłyby zrównoważone, a ocieplenie ustałoby.
  12. ^ ab ; Zevenhovena, Ron Falt, Martin (czerwiec 2018). „Chłodzenie radiacyjne przez okno atmosferyczne: trzecie, mniej inwazyjne podejście do geoinżynierii” . Energia . 152 – przez Elsevier Science Direct. Przy 100 W/m2 jako wykazanym pasywnym efekcie chłodzenia, potrzebne byłoby pokrycie powierzchni 0,3%, czyli 1% powierzchni lądowej Ziemi. Gdyby połowa z nich została zainstalowana na obszarach miejskich, zabudowanych, które pokrywają około 3% masy lądowej Ziemi, potrzebny byłby tam zasięg 17%, a pozostała część zostałaby zainstalowana na obszarach wiejskich.
  13. ^ a b c Han, Di; Fei, Jipeng; Li, Hong; Ng, Bing Feng (sierpień 2022). „Kryteria osiągnięcia chłodzenia radiacyjnego poniżej temperatury otoczenia i jego ograniczenia w tropikalnym ciągu dnia” . Budownictwo i Środowisko . 221 (1): 109281. doi : 10.1016/j.buildenv.2022.109281 – przez Elsevier Science Direct.
  14. ^ abc Jingyuan ; Huang,   Lin, Chongjia; Li, Yang; Huang, Baoling (maj 2022). „Wpływ wilgoci, aerozolu i chmur na chłodzenie radiacyjne poniżej otoczenia” . International Journal of Heat and Mass Transfer . 186 : 122438. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122438 . S2CID 245805048 – przez Elsevier Science Direct.
  15. ^ ab ; Liu, Junwei   Zhang, Ji; Zhang, Debao; Jiao, Shifei; Xing, Jingcheng; Tang, Huajie; Zhang, Ying; Li, Shuai; Zhou, Zhihua; Zuo, Jian (wrzesień 2020). „Chłodzenie radiacyjne poniżej temperatury otoczenia z osłoną przeciwwiatrową” . Przeglądy energii odnawialnej i zrównoważonej . 130 : 109935. doi : 10.1016/j.rser.2020.109935 . S2CID 219911962 – przez Elsevier Science Direct.
  16. ^ a b c d e f g h i j k l   Bijarniya, Jay Prakash; Sarkar, Jahar; Maiti, Pralay (listopad 2020). „Przegląd pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia: podstawy, ostatnie badania, wyzwania i możliwości” . Przeglądy energii odnawialnej i zrównoważonej . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – przez Elsevier Science Direct.
  17. ; ^ a b c d e f g hi j k l m n o p q r Chen, Meijie   Pang, Dan; Chen, Xingyu; Yan, Hongjie; Yang, Yuan (2022). „Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia: podstawy, projekty materiałów i zastosowania” . EcoMat . 4 . doi : 10.1002/eom2.12153 . S2CID 240331557 – przez Wiley.
  18. ^ a b c d e f gh Dong , Yan; Han, Han; Wang, Fuqiang; Zhang, Yingjie; Cheng, Ziming; Shi, Xuhang; Yan, Yujing (czerwiec 2022). „Niedroga, zrównoważona powłoka: poprawa wydajności pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia przy użyciu metody komplementarności pasm widmowych” . Energia odnawialna . 192 : 606–616. doi : 10.1016/j.renene.2022.04.093 – przez Elsevier Science Direct.
  19. ; ^ a b c d e f g hi j k l m n o Khan, Ansar Carlosena, Laura; Feng, Jie; Chorat, Samiran; Khatun, Rupali; Doan, Quang-Van; Santamouris, Mattheos (styczeń 2022). „Optycznie modulowane pasywne szerokopasmowe materiały chłodzące w ciągu dnia mogą chłodzić miasta latem i ogrzewać miasta zimą” . Zrównoważony rozwój . 14 – przez MDPI.
  20. ^ a b c d e f g Liang, czerwiec; Wu, Jiawei; Guo, czerwiec; Li, Huagen; Zhou, Xianjun; Liang, Sheng; Qiu, Cheng-Wei; Tao, Guangming (wrzesień 2022). „Chłodzenie radiacyjne do pasywnego zarządzania termicznego w kierunku zrównoważonej neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla” . Narodowy Przegląd Nauki . doi : 10.1093/nsr/nwac208 – za pośrednictwem Oxford Academic.
  21. ^ ab Heo   , Se-Yeon; Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  22. ^ a b c Ahmed, Salman; Li, Zhenpeng; Javed, Muhammad Shahzad; Ma, Tao (wrzesień 2021). „Przegląd integracji chłodzenia radiacyjnego i pozyskiwania energii słonecznej” . Materiały dzisiaj: energia . 21 : 100776. doi : 10.1016/j.mtener.2021.100776 – przez Elsevier Science Direct.
  23. ^ a b c   Wang, Zhaochen; Kim, Sun-Kyung; Hu, uciekaj (marzec 2022). „Samoprzełączane chłodzenie radiacyjne” . materia . 5 (3): 780–782. doi : 10.1016/j.matt.2022.01.018 . S2CID 247329090 – przez Elsevier Science Direct.
  24. ^ a b c d e f g h   Zhai, Huatian; Wentylator, Desong; Li, Qiang (wrzesień 2022). „Skalowalne i kolorowe powłoki w formacie farby do pasywnego chłodzenia radiacyjnego” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 245 : 111853. doi : 10.1016/j.solmat.2022.111853 . S2CID 249877164 – przez Elsevier Science Direct.
  25. ^ a b   Dang, Saichao; Xiang, Jingbo; Yao, Hongxin; Yang, wentylator; Ye, Hong (marzec 2022). „Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia zachowujące kolor w oparciu o Y2Ce2O7 domieszkowany Fe3 +” . Energia i Budynki . 259 : 111861. doi : 10.1016/j.enbuild.2022.111861 . S2CID 246105880 – przez Elsevier Science Direct.
  26. .; ^ abc Raman , Aaswath P    Anoma, Marc Abou; Zhu, Linxiao; Rafaeli, Eden; Wachlarz, Shanhui (2014). „Pasywne chłodzenie radiacyjne poniżej temperatury otoczenia w bezpośrednim świetle słonecznym” . Natura . 515 (7528): 540–544. Bibcode : 2014Natur.515..540R . doi : 10.1038/natura13883 . PMID 25428501 . S2CID 4382732 – przez nature.com.
  27. ^ a b c d e f g   Heo, Se-Yeon; Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  28. ^ a b c d Park, Chanil; Park, Choyeon; Nie, Xiao; Lee, Jaeho; Kim, Yong Seok; Yoo, Youngjae (2022). „W pełni organiczny i elastyczny emiter biodegradowalny do globalnych zastosowań chłodzenia bez zużycia energii” . Zrównoważona chemia ACS. inż . 10 (21): 7091–7099. doi : 10.1021/acssuschemeng.2c01182 – za pośrednictwem publikacji ACS.
  29. ^ Miranda, Nicole D.; Renaldi, Renaldi; Khosla, Radhika; McCulloch, Malcolm D. (październik 2021). „Analiza bibliometryczna i krajobraz aktorów w badaniach pasywnego chłodzenia” . Przeglądy energii odnawialnej i zrównoważonej . 149 : 111406. doi : 10.1016/j.rser.2021.111406 – przez Elsevier Science Direct. Jednak w ciągu ostatnich trzech lat publikacje dotyczące chłodzenia radiacyjnego i kontroli nasłonecznienia były najliczniejsze, a zatem są obiecującymi technologiami w tej dziedzinie.
  30. ^ ab ; Zevenhovena, Ron Falt, Martin (czerwiec 2018). „Chłodzenie radiacyjne przez okno atmosferyczne: trzecie, mniej inwazyjne podejście do geoinżynierii” . Energia . 152 – przez Elsevier Science Direct. Alternatywnym, trzecim podejściem geoinżynieryjnym byłoby wzmocnione chłodzenie przez promieniowanie cieplne z powierzchni Ziemi do przestrzeni kosmicznej.
  31. ^ a b    Wang, Tong; Wu, Yi; Shi, Lan; Hu, Xinhua; Chen Min; Wu, Limin (2021). „Konstrukcyjny polimer do wysoce wydajnego, pasywnego chłodzenia radiacyjnego przez cały dzień” . Komunikacja natury . 12 (365): 365. doi : 10.1038/s41467-020-20646-7 . PMC 7809060 . PMID 33446648 . Jednym z możliwych alternatywnych podejść jest pasywne chłodzenie radiacyjne - zwrócona w stronę nieba powierzchnia Ziemi spontanicznie ochładza się, wypromieniowując ciepło do ultrazimnej przestrzeni kosmicznej przez okno przezroczystości długofalowej podczerwieni (LWIR) atmosfery (λ ~ 8–13 μm).
  32. Bibliografia   _ Li, Xiaoming; Gu, Yu (czerwiec 2022). „Wysoce selektywne optycznie porowate folie polietylenowe jako wszechstronne osłony optyczne do zastosowań związanych z chłodzeniem radiacyjnym w ciągu dnia” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 240 : 111727. doi : 10.1016/j.solmat.2022.111727 . S2CID 247963303 – przez Elsevier Science Direct. Technologia chłodzenia radiacyjnego jest bardzo obiecująca w zmniejszaniu zużycia energii do chłodzenia i jest również postrzegana jako geoinżynieryjne podejście do walki ze zmianami klimatycznymi.
  33. ^ a b c d   Zhou, Lyu; Rada, Jakub; Tian, ​​Yanpei; Han, Yu; Lai, Zhiping; McCabe, Matthew F.; Gan, Qiaoqiang (wrzesień 2022). „Chłodzenie radiacyjne dla zrównoważonej energii: materiały, systemy i zastosowania” . Materiały do ​​przeglądu fizycznego . 6 (9): 090201. Bibcode : 2022PhRvM...6i0201Z . doi : 10.1103/PhysRevMaterials.6.090201 . S2CID 252416825 – za pośrednictwem APS Physics.
  34. ^ a b   Ly, Kally Chein Sheng; Liu, Xianghui; Piosenka, Xiaokun; Xiao, Chengyu; Wang, Pan; Zhou, Han; Wentylator, Tongxiang (maj 2022). „Asymetryczna struktura fotoniczna w dwóch trybach podczerwieni do całorocznego pasywnego chłodzenia i ogrzewania radiacyjnego” . Zaawansowane materiały funkcjonalne . 32 (31). doi : 10.1002/adfm.202203789 . S2CID 248804080 – przez Wiley.
  35. Bibliografia _ Zhao, Bin; Suhendri, Suhendri; Cao, Jingyu; Wang, Qiliang; Riffat, Saffa; Su, Yuehong; Pei, gang (listopad 2022). „Ilościowa charakterystyka wpływu kąta nachylenia na wydajność chłodzenia radiacyjnego płaskich płyt w budynkach” . Inżynieria Budowlana . 59 . Radiacyjne chłodzenie nieba to odnawialna technologia, która przyciąga coraz większą uwagę społeczności naukowej
  36. ^ Yu, Xinxian; Yao, Fengju; Huang, Wenjie; Xu, Dongyan; Chen, Chun (lipiec 2022). „Odnawialne źródła energii” . Energia odnawialna . 194 – przez Elsevier Science Direct. Chłodzenie radiacyjne to technologia odnawialna, która może pomóc w osiągnięciu tego celu. Jest to pasywna strategia chłodzenia, która rozprasza ciepło przez atmosferę do wszechświata. Chłodzenie radiacyjne nie zużywa energii zewnętrznej, ale raczej zbiera chłód z kosmosu jako nowe odnawialne źródło energii.
  37. Bibliografia _ Johannes, Kévyn; Dawid, Damian; Castell, Albert (lipiec 2022). „Nowy model numeryczny płaskiego chłodzenia radiacyjnego i kolektora słonecznego: ocena i metamodelowanie” . Energia . 202 – przez Elsevier Science Direct. Chłodzenie radiacyjne to technologia odnawialna, która może uzupełniać lub częściowo zastępować obecne technologie chłodzenia.
  38. ^ a b c d e f g   Mandal, Jyotirmoy; Yang, Yuan; Yu, Nanfung; Raman, Aaswath P. (lipiec 2020). „Farby jako skalowalna i skuteczna technologia chłodzenia radiacyjnego budynków” . dżul . 4 (7): 1350–1356. doi : 10.1016/j.joule.2020.04.010 . S2CID 219749984 – przez Elsevier Science Direct.
  39. ^ a b c    Yin, Xiaobo; Yang, Ronggui; Tan, Gang; Fan, Shanhui (listopad 2020). „Ziemskie chłodzenie radiacyjne: wykorzystanie zimnego wszechświata jako odnawialnego i zrównoważonego źródła energii” . nauka . 370 (6518): 786–791. Bibcode : 2020Sci...370..786Y . doi : 10.1126/science.abb0971 . PMID 33184205 . S2CID 226308213 .
  40. ^ a b c d e f   Cui, Yan; Luo, Xianyu; Zhang, Fenghua; Słońce, Le; Jin, Nuo; Yang, Weiman (sierpień 2022). „Postęp technologii pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia w kierunku zastosowań komercyjnych” . partykuologia . 67 : 57–67. doi : 10.1016/j.partic.2021.10.004 . S2CID 243468810 – przez Elsevier Science Direct.
  41. ^ a b c d e f g   Anand, Jyothis; Marynarz, David J.; Baniassadi, Amir (luty 2021). „Względna rola współczynnika odbicia światła słonecznego i emitancji ciepła w technologiach pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia stosowanych na dachach” . Zrównoważone miasta i społeczeństwo . 65 : 102612. doi : 10.1016/j.scs.2020.102612 . S2CID 229476136 – przez Elsevier Science Direct.
  42. Bibliografia   _ Chen, Zhuo; Li, Xingji (kwiecień 2022). „Farby na bazie fosforanu wapnia do całodniowego chłodzenia radiacyjnego w temperaturze otoczenia” . Zastosowane materiały energetyczne ACS . 5 (4): 4117–4124. doi : 10.1021/acsaem.1c03457 . S2CID 247986320 – za pośrednictwem publikacji ACS. Pasywne chłodzenie radiacyjne ma ogromne znaczenie dla oszczędności energii i globalnej neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla ze względu na zerowe zużycie energii, brak zanieczyszczeń i niskie koszty.
  43. Bibliografia   _ Wang, Yaming; Qiu, czerwiec; Cao, Jianyun; Zou, Yongchun; Wang, Shuqi; Jia, Dechang; Zhou, Yu (sierpień 2021). „Łatwa, inspirowana biologią strategia przyspieszania gromadzenia wody, możliwa dzięki pasywnemu chłodzeniu radiacyjnemu i inżynierii zwilżalności” . Materiały i projektowanie . 206 : 109829. doi : 10.1016/j.matdes.2021.109829 . S2CID 236255835 – przez Elsevier Science Direct.
  44. ^ a b   Chen, Meijie; Pang, Dan; Yan, Hongjie (listopad 2022). „Kolorowe pasywne dzienne powłoki chłodzące radiacyjnie na bazie kulek dielektrycznych i plazmonicznych” . Stosowana Inżynieria Cieplna . 216 : 119125. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2022.119125 . S2CID 251420566 – przez Elsevier Science Direct. Jedną z takich obiecujących alternatyw jest chłodzenie radiacyjne, które jest wszechobecnym procesem utraty ciepła powierzchniowego poprzez promieniowanie cieplne. Zamiast uwalniać ciepło odpadowe do otaczającego powietrza, jak konwencjonalne systemy chłodzenia, chłodzenie radiacyjne pasywnie odprowadza je do przestrzeni kosmicznej.
  45. ^ ab Kovats , Sari; Brisley, Rachel (2021). Betts, RA; Howard, AB; Pearson, KV (red.). „Zdrowie, społeczności i środowisko zabudowane” (PDF) . Trzeci raport techniczny dotyczący oceny ryzyka związanego ze zmianą klimatu w Wielkiej Brytanii . Przygotowane dla Komitetu ds. Zmian Klimatu, Londyn: 38. Chociaż absorpcja może w przyszłości wzrosnąć autonomicznie, poleganie na klimatyzacji w celu radzenia sobie z ryzykiem jest rozwiązaniem potencjalnie nieprzystosowanym i usuwa ciepło odpadowe do środowiska – wzmacniając w ten sposób miejską wyspę ciepła efekt.
  46. ^   Chen, Shau-Liang; Chang, Sih-Wei; Chen, jen-jen; Chen, Hsuen-Li (2021). „Możliwy efekt ocieplenia drobnych cząstek stałych w atmosferze” . Komunikacja Ziemia i środowisko . 2 (1): 208. Bibcode : 2021ComEE...2..208C . doi : 10.1038/s43247-021-00278-5 . S2CID 238234137 – przez nature.com.
  47. Bibliografia    _ Wu, Yi; Shi, Lan; Hu, Xinhua; Chen Min; Wu, Limin (2021). „Konstrukcyjny polimer do wysoce wydajnego, pasywnego chłodzenia radiacyjnego przez cały dzień” . Komunikacja natury . 12 (365): 365. doi : 10.1038/s41467-020-20646-7 . PMC 7809060 . PMID 33446648 .
  48. ^ ab Heo   , Se-Yeon; Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  49. ^ a b   Yoon, Siwon; Chae, Dongwoo; Seo, Junyong; Choi, Minwoo; Lim, Hangyu; Lee, Heon; Lee, Bong Jae (sierpień 2022). „Opracowanie urządzenia do charakteryzowania wydajności chłodzenia radiacyjnego” . Stosowana Inżynieria Cieplna . 213 : 118744. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2022.118744 . S2CID 249330437 – przez Elsevier Science Direct.
  50. ^ a b c d e f   Simsek, Eylul; Mandal, Dziotirmoj; Raman, Aaswath P.; Pilon, Laurent (grudzień 2022). „Skraplanie kropli zmniejsza selektywność skierowanych ku niebu radiacyjnych powierzchni chłodzących” . International Journal of Heat and Mass Transfer . 198 : 123399. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123399 . S2CID 252242911 – przez Elsevier Science Direct.
  51. Bibliografia   _ Leroy, Arny; Zhang, Lenan; Patel, Jatin J.; Wang, Evelyn N.; Grossman, Jeffrey C. (wrzesień 2022). „Znacznie ulepszone pasywne chłodzenie poniżej temperatury otoczenia, możliwe dzięki parowaniu, promieniowaniu i izolacji” . Cell Reports Nauki fizyczne . 3 (10): 101068. doi : 10.1016/j.xcrp.2022.101068 . S2CID 252411940 – przez Elsevier Science Direct.
  52. ^ Chang, Kai i Qingyuan Zhang. „ Modelowanie skierowanego w dół promieniowania długofalowego i potencjału chłodzenia radiacyjnego w Chinach ”. Journal of Renewable and Sustainable Energy 11, no. 6 (2019): 066501.
  53. ^ ab Sarkar , Jahar; Bijarniya, Jay Prakash (grudzień 2020). „Wpływ zmiany klimatu na wydajność chłodzenia i ocenę pasywnej fotonicznej chłodnicy radiacyjnej w ciągu dnia w Indiach” . Przeglądy energii odnawialnej i zrównoważonej . 134 – przez Elsevier Science Direct.
  54. ^ Li, Mengying, Hannah B. Peterson i Carlos FM Coimbra. „ Mapy zasobów chłodzenia radiacyjnego dla sąsiednich Stanów Zjednoczonych ”. Journal of Renewable and Sustainable Energy 11, no. 3 (2019): 036501.
  55. ^   Wila, Roger; Medrano, Marc; Castell, Albert (2021). „Mapowanie potencjału chłodzenia radiacyjnego w nocy i przez cały dzień w Europie oraz wpływ współczynnika odbicia światła słonecznego” . Atmosfera . 12 (9): 1119. Bibcode : 2021Atmos..12.1119V . doi : 10.3390/atmos12091119 . ISSN 2073-4433 .
  56. ^ Weng, Yangziwan; Zhang, Weifeng; Jiang, Yi; Zhao, Weiyun; Deng, Yuan (wrzesień 2021). „Skuteczne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia za pomocą emitera gąbki PDMS opartego na metodzie szablonowej z synergistycznym działaniem termooptycznym” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 230 : 111205. doi : 10.1016/j.solmat.2021.111205 – przez Elsevier Science Direct.
  57. Bibliografia _ Pang, Dan; Yan, Hongjie (kwiecień 2022). „Zrównoważone i samoczyszczące powłoki dwuwarstwowe do wysokowydajnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Dziennik chemii materiałów . 10 (2).
  58. Bibliografia _ Andueza, Anioł; Torres, Ludwik; Irulegi, Olatz; Hernández-Minguillón, Rufino J.; Sewilla, Joaquin; Santamouris, Mattheos (2021). „Eksperymentalny rozwój i testowanie niedrogich, skalowalnych materiałów chłodzących radiacyjnie do zastosowań budowlanych” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 230 : 111209. doi : 10.1016/j.solmat.2021.111209 – przez Elsevier Science Direct.
  59. Bibliografia   _ Mandal, Aaswath; Raman, Huang (listopad 2021). „Zrób to sam chłodnica radiacyjna jako standard chłodzenia radiacyjnego i komponent chłodzący do projektowania urządzeń” . Energia fotoniki . 12 (1). doi : 10.1117/1.JPE.12.012112 . S2CID 244383874 – za pośrednictwem Biblioteki Cyfrowej SPIE.
  60. ^ ab Nie   , Shijin; Tan, Xinyu; Li, Xinyi; Wei, Ke; Xiao, Ting; Jiang, Lihua; Geng, Jialing; Liu, Yuan; Hu, Weiwei; Chen, Xiaobo (listopad 2022). „Łatwe i przyjazne dla środowiska wytwarzanie wytrzymałej folii kompozytowej o właściwościach superhydrofobowości i radiacyjnego chłodzenia” . Nauka i technologia kompozytów . 230 (1): 109750. doi : 10.1016/j.compscitech.2022.109750 . S2CID 252425283 – przez Elsevier Science Direct.
  61. ^ abc Wang ,   Tong; Zhang, Yinan; Chen Min; Gu, Min; Wu, Limin (marzec 2022). „Skalowalne i wodorozcieńczalne powłoki termochromowe wolne od dwutlenku tytanu do samodopasowującego się pasywnego chłodzenia i ogrzewania radiacyjnego” . Cell Reports Nauki fizyczne . 3 (3): 100782. Bibcode : 2022CRPS....300782W . doi : 10.1016/j.xcrp.2022.100782 . S2CID 247038918 – przez Elsevier Science Direct.
  62. ^ abc Xianhu ; Liu,   Zhang, Mingtao; Hou, Jangże; Pan, Yamin; Liu, Chuntai; Shen, Changyu (wrzesień 2022). „Hierarchicznie superhydrofobowy stereo-kompleksowy aerożel z poli (kwasu mlekowego) do chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Zaawansowane materiały funkcjonalne . 32 (46). doi : 10.1002/adfm.202207414 . S2CID 252076428 – przez Wiley.
  63. ^ a b   Fan, Ting-Ting; Xue, Chao-Hua; Guo, Xiao-Jing; Wang, Hui-Di; Huang, Meng-Chen; Zhang, Dong Mei; Deng, Fu-Quan (maj 2022). „Ekologiczne przygotowanie trwałej superhydrofobowej porowatej folii do dziennego chłodzenia radiacyjnego” . Journal of Materials Science . 57 (22): 10425–10443. Bibcode : 2022JMatS..5710425F . doi : 10.1007/s10853-022-07292-8 . S2CID 249020815 – za pośrednictwem Springera.
  64. ^ abc Zhong , Shenjie   ; Zhang, Jiawen; Yuan, Shuaixia; Xu, Tianqi; Zhang, Xun; Xu, Lang; Zuo, Tian; Cai, Ying; Yi, Lingmin (styczeń 2023). „Samoorganizujące się, hierarchiczne, elastyczne folie celulozowe wspomagane polem elektrostatycznym do pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Dziennik inżynierii chemicznej . 451 (1): 138558. doi : 10.1016/j.cej.2022.138558 . S2CID 251488725 – przez Elsevier Science Direct.
  65. ^ a b   Zhang, Yinan; Chen, Xi; Cai, Boyuan; Luan, Haitao; Zhang, Qiming; Gu, Min (2021). „Pasywne chłodzenie radiacyjne wspomagane przez fotonikę” . Zaawansowane badania nad fotoniką . 2 (4). doi : 10.1002/adpr.202000106 . S2CID 233568826 .
  66. ^ abc Haiwen ; Zhang,    Ly, Kally CS; Liu, Xianghui; Chen, Zhihan; Jan, Maks; Wu, Zilong; Wang, Xin; Zheng, Yuebeng; Zhou, Han; Wentylator, Tongxiang (2020). „Elastyczne folie fotoniczne inspirowane biologią do wydajnego pasywnego chłodzenia radiacyjnego” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 117 (26): 14657–14666. Bibcode : 2020PNAS..11714657Z . doi : 10.1073/pnas.2001802117 . PMC 7334532 . ID 32541048 .
  67. ^ a b Weng, Yangziwan; Zhang, Weifeng; Jiang, Yi; Zhao, Weiyun; Deng, Yuan (wrzesień 2021). „Skuteczne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia za pomocą emitera gąbki PDMS opartego na metodzie szablonowej z synergistycznym działaniem termooptycznym” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 230 : 111205. doi : 10.1016/j.solmat.2021.111205 – przez Elsevier Science Direct.
  68. Bibliografia _ Plumley, John B.; Han, Seok Jun; Hsu, Kevin; Cytrynbaum, Jakub; Peng, Thomas L.; Han, Sang M.; Han, Sang Eon (luty 2018). „Skuteczne chłodzenie radiacyjne za pomocą losowych mediów fotonicznych w formacie mikrosfery” . ACS Fotonika . 5 (4): 1181–1187. doi : 10.1021/acsphotonics.7b01492 – za pośrednictwem ACS Publications.
  69. ^ ab Li   , Na; Wang, Junfeng; Liu, Defang; Huang, Xia; Xu, Zhikui; Zhang, Chenyang; Zhang, Zhijie; Zhong, Mingfeng (czerwiec 2019). „Selektywne widmowe właściwości optyczne i struktura fosforanu glinu do pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 194 : 103–110. doi : 10.1016/j.solmat.2019.01.036 . S2CID 104321878 – przez Elsevier Science Direct.
  70. Bibliografia    _ Ludy, Józef; Yao, Peiyan; Ruan, Xiulin (kwiecień 2021). „Ultrabiałe farby i folie BaSO4 do niezwykłego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Zastosowane materiały i interfejsy ACS . 13 (18): 21733–21739. doi : 10.1021/acsami.1c02368 . PMID 33856776 . S2CID 233259255 – za pośrednictwem publikacji ACS.
  71. Bibliografia _ Zhao, Jintao; Huang, Haoyun; Nan, Feng; Zhou, Kanton; Qu, Qingdong (2021). „Elastyczne polimerowe folie fotoniczne z osadzonymi mikropustkami do wysokowydajnego pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . ACS Fotonika . 8 (11): 3301–3307. doi : 10.1021/acsphotonics.1c01149 – za pośrednictwem ACS Publications.
  72. Bibliografia   _ Jing, Weilong; Chen, Zhang; Zhang, Canying; Wu, Daxiong; Gao, Yanfeng; Zhu, Haitao (lipiec 2022). „Całkowicie dzienna folia chłodząca z promieniowaniem poniżej otoczenia o wysokiej wydajności i niskich kosztach” . Energia odnawialna . 194 : 850–857. doi : 10.1016/j.renene.2022.05.151 . S2CID 249423146 – przez Elsevier Science Direct.
  73. ^ abcd Liu , Yanran   ; Zhang, Hanfang; Zhang, Yihe; Liang, Ce; An, Qi (lipiec 2022). „Umożliwianie pasywnego chłodzenia radiacyjnego tekstyliom bawełnianym przez powłokę z alginianu / CaCO3 poprzez synergiczną manipulację światłem i wysoką przepuszczalność wody” . Kompozyty Część B: Inżynieria . 240 : 109988. doi : 10.1016/j.compositesb.2022.109988 . S2CID 249109763 – przez Elsevier Science Direct.
  74. ^ a b   Li, Yiping; An, Zhimin; Liu, Xinchao; Zhang, Rubing (październik 2022). „Promieniujący papier chłodzący na bazie włókna ceramicznego do termicznego zarządzania ludzką głową” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 246 : 111918. doi : 10.1016/j.solmat.2022.111918 . S2CID 251335644 – przez Elsevier Science Direct.
  75. ^ ab Li   , Tao; Słońce, Haoyang; Yang, Meng; Zhang, Chentao; Lv, Sha; Li, Bin; Chen, Longhao; Słońce, Dazhi (2023). „Całkowicie ceramiczne, ściśliwe i skalowalne aerożele nanowłókniste do chłodzenia radiacyjnego w temperaturze poniżej otoczenia” . Dziennik inżynierii chemicznej . 452 : 139518. doi : 10.1016/j.cej.2022.139518 . S2CID 252678873 – przez Elsevier Science Direct.
  76. Bibliografia     _ Bhatia, B.; Kelsall, CC; Castillejo-Cuberos, AM; Capua H., Di; Zhang, L.; Guzman AM; Wang, EN (październik 2019). „Wysokowydajne chłodzenie radiacyjne w temperaturze poniżej otoczenia, możliwe dzięki optycznie selektywnemu i izolującemu termicznie aerożelowi polietylenowemu” . Nauka o materiałach . 5 (10): jedz9480. Bibcode : 2019SciA....5.9480L . doi : 10.1126/sciadv.aat9480 . PMC 6821464 . PMID 31692957 . S2CID 207896571 .
  77. Bibliografia   _ Wu, Hai; Zhang, Tao; Yang, Dongya; Que, Fengxian (kwiecień 2022). „Superhydrofobowy aerożel na bazie makulatury jako chłodnica termoizolacyjna w budownictwie” . Energia . 245 : 123287. doi : 10.1016/j.energy.2022.123287 . S2CID 246409163 – przez Elsevier Science Direct.
  78. ^ a b   Yang, Yuan; Zhang, Yifan (2020). „Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia: zasada, zastosowanie i analiza ekonomiczna” . MRS Energia i zrównoważony rozwój . 7 (18). doi : 10.1557/mre.2020.18 . S2CID 220008145 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 27 września 2022 r . Źródło 27 września 2022 r .
  79. ^ a b c d e Mokharti, Reza; Ulpani, Giulia; Ghasempour, Roghayeh (lipiec 2022). „The Cooling Station: Połączenie wodnego chłodzenia promiennikowego i dziennego chłodzenia radiacyjnego dla schronów miejskich” . Stosowana Inżynieria Cieplna . 211 – przez Elsevier Science Direct.
  80. Bibliografia   _ Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  81. ^ a b   Benmoussa, Youssef; Ezziani, Maria; Djire, All-Fousseni; Amina, Zaynab; Khaldoun, Asmae; Limami, Houssame (wrzesień 2022). „Symulacja energooszczędnego chłodnego dachu z dziennym materiałem chłodzącym na bazie celulozy” . Materiały dzisiaj: Postępowanie . doi : 10.1016/j.matpr.2022.08.411 . S2CID 252136357 – przez Elsevier Science Direct.
  82. Bibliografia _ Yang, Peihua; Liu, Huidong; Mao, Mingran; Liu, Yipu; Xue, Tong; Fu, Jia; Cheng, Ting; Hu, Xuejiao; Wachlarz, Hong Jin; Liu, Kang (lipiec 2021). „Dwuwarstwowy porowaty polimer do wydajnego pasywnego chłodzenia budynków” . Technologia nano . 85 – przez Elsevier Science Direct.
  83. ^ ab Zhou   , Kai; Miljkovic, Nenad; Cai, Lili (marzec 2021). „Analiza wydajności integracji na poziomie systemu i działania dziennej technologii chłodzenia radiacyjnego do klimatyzacji w budynkach” . Energia i Budynki . 235 : 110749. doi : 10.1016/j.enbuild.2021.110749 . S2CID 234180182 – przez Elsevier Science Direct.
  84. ^   Younes, Jaafar; Ghali, Kamel; Ghaddar, Nesreen (sierpień 2022). „Wpływ dziennego selektywnego chłodzenia radiacyjnego na łagodzenie efektu miejskiej wyspy ciepła” . Zrównoważone miasta i społeczeństwo . 83 : 103932. doi : 10.1016/j.scs.2022.103932 . S2CID 248588547 – przez Elsevier Science Direct.
  85. ^ a b c Wang, Ke; Luo, Guoling; Guo, Xiaowei; Li, Shaorong; Liu, Zhijun; Yang, Cheng (wrzesień 2021). „Chłodzenie radiacyjne komercyjnych krzemowych ogniw słonecznych przy użyciu folii PDMS o teksturze piramidy” . Energia słoneczna . 225 : 245. Bibcode : 2021SoEn..225..245W . doi : 10.1016/j.solener.2021.07.025 – przez Elsevier Science Direct.
  86. Bibliografia   _ Zhao, Bin; Xu, Chengfeng; Li, Xiasheng; Pei, gang (wrzesień 2022). „Strategia synergicznego zarządzania pełnym spektrum dla pasywnego chłodzenia ogniw słonecznych” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 245 : 111860. doi : 10.1016/j.solmat.2022.111860 . S2CID 250159405 – przez Elsevier Science Direct.
  87. Bibliografia   _ Lim, Woojong; Jeon, Min Soo; Jang, Hanmin; Hwang, Jehwan; Lee, Chi Hwan; Kim, Dong Rip (2022). „Wyraźnie czyste metamateriały chłodzące radiacyjnie dla lepszego zarządzania ciepłem w ogniwach słonecznych i oknach” . Zaawansowane materiały funkcjonalne . 32 (1). doi : 10.1002/adfm.202105882 . S2CID 242578536 – za pośrednictwem Wiley Online Library.
  88. Bibliografia   _ Zhou, Zhihua; Jiao, Shifei; Zhang, Yunfei; Li, Shuai; Zhang, Debao; Zhang, Ji; Liu, Junwei; Zhao, Dongliang (styczeń 2022). „Chłodzenie radiacyjne ogniw słonecznych za pomocą skalowalnego i wysokowydajnego nanoporowatego anodowego tlenku glinu” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 235 : 111498. doi : 10.1016/j.solmat.2021.111498 . S2CID 244299138 – przez Elsevier Science Direct.
  89. Bibliografia   _ Lu, Kegui; Hu, Minke; Lu, Jie; Wu, Lijun; Xu, Chengfeng; Xuan, Qingdong; Pei, gang (maj 2022). „Chłodzenie radiacyjne ogniw słonecznych za pomocą chłodnicy fotonicznej z mikrosiatką” . Energia odnawialna . 191 : 662–668. doi : 10.1016/j.renene.2022.04.063 . S2CID 248142250 – przez Elsevier Science Direct.
  90. ^    Fang, Yunsheng; Chen, Guorui; Bick, Michael; Chen, czerwiec (lipiec 2021). „Inteligentne tekstylia do spersonalizowanej termoregulacji” . chemia soc. ks . 50 (17): 9357–9374. doi : 10.1039/D1CS00003A . PMID 34296235 . S2CID 236198429 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  91. ^    Zeng, Shaoning (lipiec 2021). „Metatkanina o morfologii hierarchicznej do skalowalnego pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . nauka . 373 (6555): 692–696. Bibcode : 2021Sci...373..692Z . doi : 10.1126/science.abi5484 . PMID 34353954 . S2CID 236929292 .
  92. ^   Cui, Chaofan; Lu, czerwiec; Zhang, Siqi; Su, Juanjuan; Han, Jian (październik 2022). „Hierarchiczna porowata powłoka w połączeniu z tekstyliami do pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia i samooczyszczania” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 247 :111954. doi : 10.1016/j.solmat.2022.111954 . S2CID 252097903 – przez Elsevier Science Direct.
  93. ^ a b c de Heo   , Se-Yeon; Ju Lee, Gil; Piosenka, Young Min (czerwiec 2022). „Odprowadzanie ciepła za pomocą struktur fotonicznych: chłodzenie radiacyjne i jego potencjał” . Dziennik Chemii Materiałowej C. 10 (27): 9915–9937. doi : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – za pośrednictwem Królewskiego Towarzystwa Chemii.
  94. Bibliografia    _ Liang, Yuan; Li, Wei; Xu, Ning; Zhu, Bin; Wu, Zhen; Wang, Xueyang; Wachlarz, Shanhui; Wang, Minghuai; Zhu, Jia (luty 2022). „Ochrona lodu przed topnieniem pod wpływem światła słonecznego poprzez chłodzenie radiacyjne” . Postępy nauki . 8 (6): eabj9756. Bibcode : 2022SciA....8.9756L . doi : 10.1126/sciadv.abj9756 . PMC 8836806 . PMID 35148187 .
  95. ^   Poniedziałek, Jeremy (2019). „Zwalczanie zmian klimatu poprzez chłodzenie radiacyjne” . dżul . 3 (9): 2057–2060. doi : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 lutego 2022 r . Pobrano 27 września 2022 r. – za pośrednictwem ScienceDirect.
  96. Bibliografia    _ Wu, Yi; Shi, Lan; Hu, Xinhua; Chen Min; Wu, Limin (2021). „Konstrukcyjny polimer do wysoce wydajnego, pasywnego chłodzenia radiacyjnego przez cały dzień” . Komunikacja natury . 12 (365): 365. doi : 10.1038/s41467-020-20646-7 . PMC 7809060 . PMID 33446648 . W związku z tym wysoce pożądane jest zaprojektowanie i wyprodukowanie wydajnego PDRC o wystarczająco wysokim współczynniku odbicia światła słonecznego (λ ~ 0,3–2,5 μm), aby zminimalizować przyrost ciepła słonecznego i jednocześnie silną emisję cieplną LWIR (ε¯LWIR) w celu maksymalizacji radiacyjnej utraty ciepła. Kiedy przychodzące promieniowanie cieplne ze Słońca jest zrównoważone przez wychodzącą emisję promieniowania cieplnego, temperatura Ziemi może osiągnąć stan ustalony.
  97. Bibliografia _ Falt, Martin (czerwiec 2018). „Chłodzenie radiacyjne przez okno atmosferyczne: trzecie, mniej inwazyjne podejście do geoinżynierii” . Energia . 152 – przez Elsevier Science Direct. Alternatywnym, trzecim podejściem geoinżynieryjnym byłoby wzmocnione chłodzenie przez promieniowanie cieplne z powierzchni Ziemi do przestrzeni kosmicznej.
  98. ^   Lin, Kaixin; Du, Yuwei; Chen, Siru; Chao, Łukasz; Lee, Hau Go; Ho, Tsz Chung; Zhu, Yihao; Zeng, Yijun; Pan, Aiqiang; Tso, Chi Yan (grudzień 2022). „Hybrydowa dwuwarstwowa powłoka nanocząsteczkowo-polimerowa z szerokopasmowym odbiciem słonecznym dla wysokowydajnego pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Energia i Budynki . 276 : 112507. doi : 10.1016/j.enbuild.2022.112507 . S2CID 252510605 – przez Elsevier Science Direct.
  99. ^ Kaplan, Sarah (7 października 2020). „Przeniesienie chłodu kosmosu na ocieplającą się planetę” . Washington Post .
  100. ^ „ASU testuje nowy materiał, aby przystanki autobusowe Tempe były chłodniejsze” . ABC 15 . 4 sierpnia 2021 r.
  101. ^ „3M rozwija technologie dekarbonizacji, pokazuje siłę nauki w walce ze zmianami klimatycznymi podczas Tygodnia Klimatycznego w Nowym Jorku” . PR News Wire . 20 września 2022 r.
  102. Bibliografia   _ Lin, Shenghua; Wei, Mingming; Huang, Jinhua; Xu, Hua; Lu, Yuehui; Piosenka, Weijie (czerwiec 2020). „Elastyczne pasywne chłodzenie radiacyjne inspirowane saharyjskimi srebrnymi mrówkami” . Materiały energii słonecznej i ogniwa słoneczne . 210 : 110512. doi : 10.1016/j.solmat.2020.110512 . S2CID 216200857 – przez Elsevier Science Direct.
  103. Bibliografia _ Shirvani, AH (2011). „Przegląd niektórych technik wernakularnych w irańskiej zrównoważonej architekturze w odniesieniu do cystern i domów lodowych” . Dziennik Zrównoważonego Rozwoju . 4 (1). doi : 10.5539/jsd.v4n1p264 .
  104. ^    Banik, Udayan; Agrawal, Ashutosh; Meddeb, Hosni; Siergiejew, Oleg; Reininghaus, Nies; Götz-Köhler, Maksymilian; Gehrke, Kai; Stührenberg, Jonas; Vehse, Martin; Sznajder, Maciej; Agert, Carsten (2021). „Wydajna cienka powłoka polimerowa jako selektywny emiter ciepła do pasywnego chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia” . Zastosowane materiały i interfejsy ACS . 13 (20): 24130–24137. doi : 10.1021/acsami.1c04056 . PMID 33974398 . S2CID 234471290 – za pośrednictwem publikacji ACS.
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Passive_daytime_radiative_cooling&oldid=1140051898 ”