我們都知道阻擋入射的陽光有助于建筑物降溫，同時通過增加遮擋可以改善室內(nèi)熱環(huán)境。最近，科學(xué)家們一直在嘗試捕獲多余且不需要的太陽熱能并將其排出以增強(qiáng)被動冷卻，最好是將這些太陽熱能排放到外太空，這樣就不會加劇全球變暖。
要讓這種“輻射冷卻”發(fā)揮作用有兩個困難。首先，以最佳方式引導(dǎo)熱量是非常困難的。
美國布法羅大學(xué)電氣工程副教授Qiaoqiang Gan在新聞發(fā)布會上說：“學(xué)校正在研究輻射概念。通常情況下，熱排放會向四面八方擴(kuò)散。這不利于熱量外溢，并且會將熱能傳遞到其他建筑物。”不過該校表示，他們最近已經(jīng)研究出了如何“將熱排放控制在一個很窄的方向上”。
其次，輻射冷卻是一種夜間現(xiàn)象。我們可以用黑色的路面來解釋這種現(xiàn)象，黑色路面白天吸收太陽光，而在夜間，當(dāng)周圍空氣冷卻時熱量則會被釋放。
研究人員稱，布法羅大學(xué)的系統(tǒng)在白天工作。它們是由安裝在建筑物屋頂?shù)暮凶咏M成，盒子底部貼著一層由聚合物和鋁膜（如題圖所示）組成的材料。這層膜通過吸收熱量阻止屋頂周圍的區(qū)域變熱。聚合物從盒子里的空氣中吸收熱量，并將“這種能量發(fā)送到地球大氣層之外的外太空。”安裝在一起的盒子可以為整個屋頂遮擋陽光，“同時薄膜將熱輻射射向天空”。聚合物本身會一起處于冷卻狀態(tài)。
這種方向性還解決了它們?nèi)绾卧诔鞘兄械膽?yīng)用問題。在這種情況下，熱量是直接向上傳播的，而不被允許向四周發(fā)散，以防止傳遞給鄰近的建筑物。
布法羅大學(xué)制作的盒子大小大約為18英寸×10英寸。為了增強(qiáng)冷卻效果，可以將多個盒子貼在屋頂上。
斯坦福大學(xué)也研發(fā)過類似冷卻系統(tǒng)
我以前曾經(jīng)寫過關(guān)于數(shù)據(jù)中心環(huán)境中使用被動式輻射冷卻系統(tǒng)的文章。幾年前，斯坦福大學(xué)曾提出把天空當(dāng)作一個巨大的散熱器，這樣冷卻成本可以節(jié)約21%左右。斯坦福大學(xué)的系統(tǒng)使用了類似鏡子的面板，與布法羅大學(xué)的解決方案一樣，研究人員試圖解決與輻射加熱有關(guān)的第二個主要問題，即如何讓它們在白天太陽直射地面和周圍空氣被加熱時正常工作，這時你需要冷空氣來吸收熱空氣。
斯坦福大學(xué)的解決方案是在白天將陽光從面板上反射走，這樣存儲下來的熱量即使在白天也能散發(fā)出去。不過，布法羅大學(xué)的研究人員表示，他們使用特殊材料的方法更好。
布法羅大學(xué)電氣工程副教授Haomin Song博士稱：“在陽光燦爛的白天降溫是一個挑戰(zhàn)。在這種情況下，你需要找到防止屋頂升溫的辦法，還需要找到不吸收太陽能的發(fā)射材料。我們的系統(tǒng)可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。”
布法羅大學(xué)在方向性方面的設(shè)計也很有意思。Gan稱：“如果看一下汽車的前照燈，你會發(fā)現(xiàn)它們有一個特殊的結(jié)構(gòu)，可以把光指向特定的方向。我們沿用了這種設(shè)計。我們的塑形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以將更多的熱量發(fā)送到太空中。”
