techxplore.com网站8月5日报道，美国纽约州立大学布法罗分校（下文简称UB）的工程师们设计了一种新型系统，可以在不消耗电能的情况下为拥挤城市中的建筑物降温。这是人类努力应对气候变化的重要创新。相关成果发布于《自然·可持续发展》杂志。参与项目的研究人员还包括沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的Boon Ooi团队和威斯康辛大学麦迪逊分校（UWM）的Zongfu Yu团队等。

系统由一种特殊的材料（廉价的聚合物/铝薄膜）构成。薄膜安装在特殊设计的太阳能“遮蔽器”底部的盒子中。薄膜可通过吸收盒子里空气中的热量，并将能量经地球大气层传输到外太空，从而保持周围环境的凉爽。因此，遮蔽器系统具有双重用途：阻挡阳光照射，将热量辐射向天空。论文作者、UB工程与应用科学学院电子工程学博士研究生Lyu Zhou解释说：“系统通过热辐射散热和冷却环境。热辐射又被称为被动冷却，它不会消耗电能，这非常有意思。”项目研究首席、UB电子工程副教授Qiaoqiang Gan博士补充说：“我们设计的系统的创新之处还包括能将热量有目的性的向天空中排放。通常情况下，热排放会出现多方向扩散。而我们找到了定向排放热的方法。这使得新型冷却系统在城市条件下将非常有效。城市中到处都是高楼大厦，我们只需要在大楼中安装冷却系统，就能享受它带来的便利了。”

Zhou等设计的冷却系统的尺寸为18英寸高、10英寸宽和10英寸长。为了达到给建筑物降温的目的，需要安装大量系统单元来覆盖楼顶。新被动冷却系统解决了该领域的重要难题：如何在白天和拥挤的城市地区利用辐射冷却技术？论文作者、UB电子工程副教授Haomin Song博士说：“在夜晚，因为没有太阳能输入，辐射冷却的难度相对较低。但在阳光明媚的白天，这就是一个巨大的挑战了。我们需要找到防止屋顶升温的策略以及不吸收太阳能的发射材料。幸运的是，我们的系统解决了这些难题。”实验中，被动冷却系统在白天将一个小型封闭空间的温度最高降低了6摄氏度。而在晚上，这个数字上升到了11摄氏度。

新型辐射冷却系统也包含了许多光学上的有趣设计。它的核心组件是聚二甲基硅氧烷/铝薄膜。铝反射阳光，聚合物则吸收和消散周围空气中的热量。工程师们用这种材料和一种吸收太阳能的材料搭建了简易的建筑物模型并进行了模拟，发现这种建筑既可以吸收阳光，其壁面形状等也有利于直接向天空散发热量。Gan说：“汽车的前照灯有一个特殊的结构，可以将光导向特定方向。我们遵循了这种设计。波束形成系统的结构可以增强热量向天空的发送。定向热排放能力对提高系统在拥挤地区的性能至关重要。”

原创编译：雷鑫宇 审稿：alone 责编：唐林芳

期刊来源：《自然·可持续发展》

期刊编号：2398-9629

原文链接：https://techxplore.com/news/2019-08-future-electricity-free-tech-cool-metropolitan.html

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