加州大学洛杉矶分校工程师开发创新型新型建筑冷却技术

一种低成本的方法是利用吸收或辐射热量的常见建筑材料来调节温度。

随着全球气温升高，对可持续制冷解决方案的需求也在增加。加州大学洛杉矶分校的一组研究人员及其合作者开发了一种经济高效且可扩展的方法，可以在夏季为建筑物降温，在冬季为建筑物供暖。

该研究小组由加州大学洛杉矶分校萨缪尔利工程学院材料科学与工程副教授 Aaswath Raman 领导，最近在《细胞报告物理科学》上发表了一项研究，详细介绍了一种通过操纵辐射热通过常见建筑材料的运动以优化热管理的新方法。

辐射热是由电磁波传播的，当热表面使我们的身体和房屋变暖时，我们就能感觉到它，它在地面的整个宽带频谱中传播，传播范围从建筑物到其周围环境，例如街道和邻近建筑。另一方面，热量在红外光谱的较窄部分(称为大气传输窗口)内在建筑物和天空之间移动。建筑物和天空之间以及地面之间辐射热传播方式的差异长期以来一直对面向天空的表面较少的建筑物的制冷构成挑战。这些建筑物在夏季很难降温，因为当室外温度较高时，它们会保留来自地面和邻近墙壁的热量。在冬季，它们也同样难以取暖，因为室外温度下降，建筑物会失去热量。

历史背景与现代创新

“如果我们看看希腊的圣托里尼岛或印度的焦特布尔等历史名城，就会发现通过让屋顶和墙壁反射阳光来给建筑物降温的做法已经实行了几个世纪，”加州大学洛杉矶分校萨缪尔分校拉曼实验室负责人拉曼说。“近年来，人们对反射阳光的凉爽屋顶涂层产生了浓厚的兴趣。但冷却墙壁和窗户是一个更微妙、更复杂的挑战。”

然而，由于在屋顶上使用超白涂料反射阳光并将热量辐射到天空中可以成功为建筑物降温，研究人员开始通过在墙壁和窗户上涂上可以更好地管理建筑物与地面周围环境之间热量移动的材料来创造类似的被动辐射冷却效果。研究人员证明，能够在大气窗口内优先吸收和发射辐射热的材料在夏季可以比传统建筑材料更凉爽，在冬季可以比传统建筑材料更温暖。

“当我们发现像聚丙烯这样的材料(我们从家用塑料中获取)可以非常有效地选择性地辐射或吸收大气窗口内的热量时，我们特别兴奋，”拉曼说。“这些材料近乎平凡，但同样的可扩展性使它们变得常见，也意味着我们可以在不久的将来看到它们用于建筑物的温度调节。”

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