Радиационное охлаждение

При изучении теплопередачи . применяется радиационное охлаждение ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Это процесс, при котором тело теряет тепло за счет теплового излучения . Как закон Планка описывает , каждое физическое тело самопроизвольно и непрерывно излучает электромагнитное излучение .

Радиационное охлаждение применялось в различных контекстах на протяжении всей истории человечества, включая производство льда в Индии и Иране , ^{[ 3 ]} тепловые экраны для космических кораблей, ^{[ 4 ]} и в архитектуре. ^{[ 5 ]} В 2014 году научный прорыв в использовании фотонных метаматериалов сделал возможным дневное радиационное охлаждение. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} С тех пор это было предложено в качестве стратегии смягчения локального и глобального потепления , вызванного выбросами парниковых газов, известной как пассивное дневное радиационное охлаждение . ^{[ 8 ]}

Земное радиационное охлаждение

Механизм

Инфракрасное излучение может проходить через сухой чистый воздух в диапазоне длин волн 8–13 мкм. Материалы, которые могут поглощать энергию и излучать ее на этих длинах волн, обладают сильным охлаждающим эффектом. Материалы, которые также могут отражать 95% или более солнечного света в диапазоне от 200 нанометров до 2,5 мкм, могут охлаждаться даже под прямыми солнечными лучами. ^{[ 9 ]}

Энергетический бюджет Земли

Система Земля-атмосфера охлаждается радиационно, испуская длинноволновое ( инфракрасное ) излучение, которое уравновешивает поглощение коротковолновой (видимого света) энергии Солнца.

Конвективный перенос тепла и испарительный перенос скрытого тепла важны для удаления тепла с поверхности и распределения его в атмосфере. Чистый радиационный перенос более важен выше в атмосфере. Суточные и географические колебания еще больше усложняют картину.

Крупномасштабная циркуляция атмосферы Земли обусловлена разницей в поглощенной солнечной радиации на квадратный метр, поскольку в тропиках Солнце нагревает Землю больше , главным образом из-за геометрических факторов. Атмосферная и океаническая циркуляция перераспределяет часть этой энергии в виде явного тепла и скрытого тепла частично через средний поток и частично через вихри, известные как циклоны в атмосфере. Таким образом, тропики излучают в пространство меньше, чем если бы не было циркуляции, а полюса излучают больше; однако в абсолютном выражении тропики излучают в космос больше энергии.

Ночное охлаждение поверхности

Радиационное охлаждение обычно наблюдается в безоблачные ночи, когда тепло излучается в космическое пространство с поверхности Земли или от кожи человека-наблюдателя. Эффект хорошо известен среди астрономов-любителей .

Эффект можно ощутить, сравнив температуру кожи при взгляде прямо вверх на безоблачное ночное небо в течение нескольких секунд с температурой после помещения листа бумаги между лицом и небом. Поскольку космическое пространство излучает температуру около 3 К (-270,15 ° C ; -454,27 ° F ), а лист бумаги излучает около 300 К (27 ° C; 80 ° F) (около комнатной температуры ), лист лист бумаги излучает на лицо больше тепла, чем затемненный космос. Эффект притупляется окружающей Землей атмосферой и особенно содержащимся в ней водяным паром, поэтому видимая температура неба намного выше, чем в космическом пространстве. Простыня не блокирует холод, а вместо этого отражает тепло на лицо и излучает тепло лица, которое оно только что впитало.

Тот же механизм радиационного охлаждения может привести к образованию инея или черного льда на поверхностях, открытых для ясного ночного неба, даже если температура окружающей среды не опускается ниже нуля.

Оценка Кельвином возраста Земли

Термин «радиационное охлаждение» обычно используется для обозначения локальных процессов, хотя те же принципы применимы и к охлаждению в течение геологического времени, которое впервые было использовано Кельвином для оценки возраста Земли (хотя его оценка игнорировала значительное количество тепла, выделяющегося в результате распада радиоизотопа, неизвестное в то время и эффекты конвекции в мантии).

Астрономия

Радиационное охлаждение — один из немногих способов, которыми объект в космосе может выделять энергию. В частности, звезды- белые карлики больше не генерируют энергию путем термоядерного синтеза или гравитационного сжатия и не имеют солнечного ветра. Поэтому единственный способ изменения их температуры — это радиационное охлаждение. Это делает их температуру как функцию возраста очень предсказуемой, поэтому, наблюдая за температурой, астрономы могут определить возраст звезды. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Приложения

Изменение климата

Пассивное дневное радиационное охлаждение (PDRC) (также пассивное радиационное охлаждение, дневное пассивное радиационное охлаждение, радиационное охлаждение неба, фотонно-радиационное охлаждение и земное радиационное охлаждение). ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}) — это использование неэлектрифицированных отражающих/ термоизлучающих поверхностей для снижения температуры здания или другого объекта. ^{[ 17 ]}

Это было предложено как метод снижения повышения температуры, вызванного парниковыми газами, за счет уменьшения энергии, необходимой для кондиционирования воздуха . ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]} снижение эффекта городского острова тепла , ^{[ 20 ]}^{[ 21 ]} и понижение температуры тела человека . ^{[ 22 ]}^{[ 12 ]}^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}

PDRC могут помочь системам, которые более эффективны при более низких температурах, таким как фотоэлектрические системы , ^{[ 15 ]}^{[ 26 ]} устройства для сбора росы и термоэлектрические генераторы . ^{[ 27 ]}^{[ 26 ]}

Архитектура

Различные материалы крыши поглощают больше или меньше тепла. крыши Чем выше альбедо , или чем белее крыша, тем выше ее коэффициент отражения солнечной энергии и теплоизлучения, что может снизить потребление энергии и затраты.

Холодные крыши сочетают в себе высокий коэффициент отражения солнечной энергии с высоким коэффициентом инфракрасного излучения , тем самым одновременно уменьшая приток тепла от солнца и увеличивая отвод тепла за счет излучения. Таким образом, радиационное охлаждение открывает потенциал для пассивного охлаждения жилых и коммерческих зданий. ^{[ 5 ]} Традиционные строительные поверхности, такие как лакокрасочные покрытия, кирпич и бетон, имеют высокий коэффициент излучения — до 0,96. ^{[ 28 ]} Они излучают тепло в небо, пассивно охлаждая здания в ночное время. Если эти материалы достаточно отражать солнечный свет, они также могут обеспечить радиационное охлаждение в течение дня.

Наиболее распространенными радиационными охладителями зданий являются белые холодные лакокрасочные покрытия крыш, коэффициент отражения солнечной энергии до 0,94 и коэффициент теплового излучения до 0,96. ^{[ 29 ]} Солнечное отражение красок возникает в результате оптического рассеяния диэлектрическими пигментами, встроенными в полимерную смолу краски, а тепловое излучение возникает из-за полимерной смолы. Однако поскольку типичные белые пигменты, такие как диоксид титана и оксид цинка, поглощают ультрафиолетовое излучение, коэффициент солнечного отражения красок на основе таких пигментов не превышает 0,95.

В 2014 году исследователи разработали первый дневной радиационный охладитель с использованием многослойной термофотонной структуры, которая избирательно излучает длинноволновое инфракрасное излучение в космос и может достигать температуры ниже 5 °C под прямыми солнечными лучами. ^{[ 30 ]} Позже исследователи разработали окрашиваемые пористые полимерные покрытия, поры которых рассеивают солнечный свет, обеспечивая коэффициент отражения солнечной энергии 0,96-0,99 и тепловое излучение 0,97. ^{[ 31 ]} В экспериментах под прямыми солнечными лучами покрытия достигли температуры ниже окружающей среды 6 °C и охлаждающей мощности 96 Вт/м. ².

Другие известные стратегии радиационного охлаждения включают диэлектрические пленки на металлических зеркалах, ^{[ 32 ]} и полимер или полимерные композиты на серебряных или алюминиевых пленках. ^{[ 33 ]} В 2015 году сообщалось о посеребренных полимерных пленках с коэффициентом солнечного отражения 0,97 и тепловыделением 0,96, которые остаются на 11 ° C холоднее, чем коммерческие белые краски под летним солнцем. ^{[ 34 ]} Исследователи исследовали конструкции с диэлектрическими частицами диоксида кремния или карбида кремния , встроенными в полимеры, которые прозрачны в солнечном диапазоне и излучают в инфракрасном диапазоне. ^{[ 35 ]}^{[ 36 ]} В 2017 году сообщалось о примере этой конструкции с резонансными микросферами полярного кремнезема, случайно внедренными в полимерную матрицу. ^{[ 37 ]} Материал полупрозрачен для солнечного света и имеет коэффициент излучения в инфракрасном диапазоне 0,93 в окне пропускания атмосферы в инфракрасном диапазоне. Благодаря серебряному покрытию материал достигал лучистой охлаждающей мощности в полдень 93 Вт/м. ² под прямыми солнечными лучами, а также при высокопроизводительном и экономичном рулонном производстве.

Тепловые экраны

Покрытия с высокой излучательной способностью , способствующие радиационному охлаждению, могут использоваться в многоразовых системах тепловой защиты (СПТЗ) космических кораблей и гиперзвуковых самолетов. материал с высокой излучательной способностью, такой как дисилицид молибдена (MoSi _{2 ).} В таких теплозащитных экранах на теплоизолирующую керамическую подложку наносится ^{[ 4 ]} В таких теплозащитных экранах необходимо поддерживать высокий уровень общей излучательной способности , обычно в диапазоне 0,8–0,9, в диапазоне высоких температур. Закон Планка гласит, что при более высоких температурах пик радиационного излучения смещается в сторону меньших длин волн (более высоких частот), что влияет на выбор материала в зависимости от рабочей температуры. В дополнение к эффективному радиационному охлаждению системы радиационной тепловой защиты должны обеспечивать устойчивость к повреждениям и могут включать в себя функции самовосстановления за счет образования вязкого стекла при высоких температурах.

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Космический телескоп Джеймса Уэбба использует радиационное охлаждение для достижения рабочей температуры около 50 К. Для этого его большой отражающий солнцезащитный экран блокирует излучение Солнца, Земли и Луны. Конструкция телескопа, постоянно находящаяся в тени из-за солнцезащитного экрана, затем охлаждается под воздействием радиации.

Ночное производство льда в ранней Индии и Иране.

Энергетический баланс радиационного охлаждения

Ледяной бассейн возле Мейбод -яхчала в Иране

До изобретения технологии искусственного охлаждения приготовление льда путем ночного охлаждения было обычным явлением как в Индии, так и в Иране.

В Индии такие аппараты представляли собой неглубокий керамический лоток с тонким слоем воды, помещенный на открытом воздухе под открытым небом. Дно и борта утеплили толстым слоем сена. В ясную ночь вода будет терять тепло за счет излучения вверх. При условии, что воздух был спокоен и не превышал температуру нуля, приток тепла от окружающего воздуха за счет конвекции был достаточно низким, чтобы позволить воде замерзнуть. ^{[ 38 ]}^{[ 39 ]}^{[ 3 ]}

В Иране это включало создание больших бассейнов с плоским льдом , которые представляли собой отражающий бассейн с водой, построенный на слое высокоизолирующего материала, окруженном высокими стенами. Высокие стены обеспечивали защиту от конвективного нагрева, изоляционный материал стенок бассейна защищал от кондуктивного нагрева от земли, а большая плоская поверхность воды позволяла осуществлять испарительное и радиационное охлаждение.

Типы

Земли от облаков, атмосферы и поверхности длинноволнового теплового излучения Интенсивность

Три основных типа лучистого охлаждения: прямое, непрямое и флуоресцентное:

Прямое лучистое охлаждение . В здании, спроектированном для оптимизации прямого радиационного охлаждения, крыша здания действует как радиатор, поглощающий ежедневные внутренние нагрузки. Крыша действует как лучший теплоотвод, поскольку это самая большая поверхность, открытая для ночного неба. Передача тепла с ночным небом будет отводить тепло от крыши здания, тем самым охлаждая конструкцию здания. Пруды на крыше являются примером этой стратегии. Конструкция пруда на крыше стала популярной после разработки тепловой системы Sky, разработанной Гарольдом Хэем в 1977 году. Существуют различные конструкции и конфигурации системы пруда на крыше, но концепция одинакова для всех конструкций. На крыше в качестве теплоотвода используется вода: полиэтиленовые пакеты, наполненные водой, или открытый пруд, а система подвижных изоляционных панелей регулирует режим нагрева или охлаждения. Летом в дневное время вода на крыше защищена от солнечной радиации и температуры окружающего воздуха подвижной изоляцией, которая позволяет ей служить теплоотводом и поглощать тепло, образующееся внутри, через потолок. Ночью панели убираются, чтобы обеспечить ночное излучение между прудом на крыше и ночным небом, тем самым удаляя накопленное тепло. Зимой процесс происходит в обратном порядке: пруд на крыше поглощает солнечную радиацию в течение дня и выделяет ее ночью в пространство внизу. ^{[ 40 ]}^{[ 41 ]}
Косвенное лучистое охлаждение . Жидкий теплоноситель отводит тепло от конструкции здания посредством передачи тепла с ночным небом. Обычная конструкция этой стратегии предполагает наличие статической камеры между крышей здания и поверхностью радиатора. Воздух всасывается в здание через пленум, охлаждается радиатором и охлаждает массу конструкции здания. В течение дня масса здания действует как теплоотвод.
Флуоресцентное лучистое охлаждение . Объект можно сделать флуоресцентным : тогда он будет поглощать свет на некоторых длинах волн, но снова излучать энергию на других, выбранных длинах волн. Избирательно излучая тепло в инфракрасном атмосферном окне (диапазон частот, в котором атмосфера необычайно прозрачна), объект может эффективно использовать космическое пространство в качестве теплоотвода и охлаждаться до температуры значительно ниже температуры окружающего воздуха. ^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}^{[ 44 ]}

См. также

Тепловой экран
Оптический солнечный отражатель , используемый для теплового контроля космических кораблей.
Пассивное охлаждение
Радиационное воздействие
Закон Стефана – Больцмана
Эффект земного альбедо
Городской остров тепла
Городской тепловой шлейф

Ссылки

^ Фань, Шаньхуэй; Ли, Вэй (март 2022 г.). «Концепции фотоники и термодинамики в радиационном охлаждении». Природная фотоника . 16 (3): 182–190. Бибкод : 2022NaPho..16..182F . дои : 10.1038/s41566-021-00921-9 . S2CID 246668570 .
^ Ли, Вэй; Фань, Шаньхуэй (1 ноября 2019 г.). «Радиационное охлаждение: сбор холода Вселенной». Новости оптики и фотоники . 30 (11): 32. Бибкод : 2019OptPN..30...32L . дои : 10.1364/ОПН.30.11.000032 . S2CID 209957921 .
^ Jump up to: ^а ^б «Персидский ледяной дом, или как делать лед в пустыне» . Полевое исследование мира . 04.04.2016 . Проверено 28 апреля 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б Шао, Гаофэн; и др. (2019). «Повышение стойкости к окислению высокоэмиссионных покрытий на волокнистой керамике для многоразовых космических систем». Коррозионная наука . 146 : 233–246. arXiv : 1902.03943 . Бибкод : 2019Corro.146..233S . дои : 10.1016/j.corsci.2018.11.006 . S2CID 118927116 .
^ Jump up to: ^а ^б Хоссейн, штат Мунтасир; Гу, Мин (04 февраля 2016 г.). «Радиационное охлаждение: принципы, прогресс и потенциал» . Передовая наука . 3 (7): 1500360. doi : 10.1002/advs.201500360 . ПМК 5067572 . ПМИД 27812478 .
^ Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.
^ Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рафаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (2014). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами» . Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 – через сайт Nature.com.
^ Мандей, Джереми (2019). «Борьба с изменением климата посредством радиационного охлаждения» . Джоуль . 3 (9): 2057–2060. дои : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 .
^ Лим, Сяочжи (31 декабря 2019 г.). «Суперкрутые материалы, которые посылают тепло в космос» . Природа . 577 (7788): 18–20. дои : 10.1038/d41586-019-03911-8 . ПМИД 31892746 .
^ Местель, Л. (1952). «К теории белых карликов. I. Источники энергии белых карликов». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 112 (6): 583–597. Бибкод : 1952МНРАС.112..583М . дои : 10.1093/mnras/112.6.583 .
^ «Охлаждающие белые карлики» (PDF) . Физический факультет Университета Патры.
^ Jump up to: ^а ^б Чен, Мэйцзе; Панг, Дэн; Чен, Синъюй; Ян, Хунцзе; Ян, Юань (2022). «Пассивное дневное радиационное охлаждение: основы, конструкция материалов и применение» . ЭкоМат . 4 . дои : 10.1002/eom2.12153 . S2CID 240331557 . Пассивное дневное радиационное охлаждение (PDRC) рассеивает земное тепло в чрезвычайно холодное космическое пространство без использования каких-либо энергозатрат и загрязнения окружающей среды. У него есть потенциал одновременно смягчить две основные проблемы: энергетический кризис и глобальное потепление.
^ Ван, Тонг; Ву, Йи; Ши, Лан; Ху, Синьхуа; Чен, Мин; Ву, Лимин (2021). «Структурный полимер для высокоэффективного пассивного радиационного охлаждения в течение всего дня» . Природные коммуникации . 12 (365): 365. дои : 10.1038/s41467-020-20646-7 . ПМК 7809060 . ПМИД 33446648 . Соответственно, крайне желательно разработать и изготовить эффективный PDRC с достаточно высоким коэффициентом отражения солнечной энергии (𝜌¯солнечной) (λ ~ 0,3–2,5 мкм) для минимизации притока солнечного тепла и одновременно сильным тепловым излучанием LWIR (ε¯LWIR) для максимизации радиационных тепловых потерь. Когда поступающее лучистое тепло от Солнца уравновешивается исходящим лучистым тепловыделением, температура Земли может достичь устойчивого состояния.
^ Зевенховена, Рон; Фельт, Мартин (июнь 2018 г.). «Радиационное охлаждение через атмосферное окно: третий, менее интрузивный геоинженерный подход» . Энергия . 152 : 27. Бибкод : 2018Ene...152...27Z . дои : 10.1016/j.energy.2018.03.084 . S2CID 116318678 – через Elsevier Science Direct. Альтернативный, третий геоинженерный подход мог бы заключаться в улучшенном охлаждении за счет теплового излучения с поверхности Земли в космос». [...] «При 100 Вт/м2 в качестве продемонстрированного эффекта пассивного охлаждения тогда потребуется покрытие поверхности на 0,3%, или 1% поверхности суши Земли. Если половина из них будет установлена в городских застроенных районах, занимающих примерно 3% территории Земли, то там потребуется покрытие 17%, а остальная часть будет установлена в сельской местности.
^ Jump up to: ^а ^б Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.
^ Айли, Аблимит; Инь, Сяобо; Ян, Жунгуй (октябрь 2021 г.). «Глобальный потенциал радиационного охлаждения неба с поправкой на плотность населения и потребность в охлаждении» . Атмосфера . 12 (11): 1379. Бибкод : 2021Атмосфера..12.1379А . дои : 10.3390/atmos12111379 .
^ Чен, Цзяньхэн; Лу, Лин; Гун, Цюань (июнь 2021 г.). «Новое исследование карт ресурсов Китая по пассивному радиационному охлаждению неба» . Преобразование энергии и управление . 237 : 114132. Бибкод : 2021ECM...23714132C . дои : 10.1016/j.enconman.2021.114132 . S2CID 234839652 – через Elsevier Science Direct. Пассивное радиационное охлаждение использует окно прозрачности атмосферы (8–13 мкм) для отвода тепла в космическое пространство и препятствует поглощению солнечной энергии.
^ Биджарния, Джей Пракаш; Саркар, Джахар; Маити, Пралай (ноябрь 2020 г.). «Обзор пассивного дневного радиационного охлаждения: основы, последние исследования, проблемы и возможности» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – через Elsevier Science Direct.
^ Бенмусса, Юсеф; Эцциани, Мария; Джире, Аль-Фуссени; Амин, Зайнаб; Халдун, Асме; Лимами, Усаме (сентябрь 2022 г.). «Моделирование энергоэффективной прохладной крыши с дневным радиационным охлаждающим материалом на основе целлюлозы» . Материалы сегодня: Труды . 72 : 3632–3637. дои : 10.1016/j.matpr.2022.08.411 . S2CID 252136357 – через Elsevier Science Direct.
^ Хан, Ансар; Карлосена, Лаура; Фэн, Цзе; Корат, Самиран; Хатун, Рупали; Доан, Куанг-Ван; Сантамоурис, Маттеос (январь 2022 г.). «Материалы с оптически модулированным пассивным широкополосным дневным радиационным охлаждением могут охлаждать города летом и обогревать города зимой» . Устойчивость . 14 – через МДПИ.
^ Ананд, Джьотис; Моряк, Дэвид Дж.; Баниасади, Амир (февраль 2021 г.). «Относительная роль коэффициента отражения солнечной энергии и теплового излучения для технологий пассивного дневного радиационного охлаждения, применяемых на крышах» . Устойчивые города и общество . 65 : 102612. doi : 10.1016/j.scs.2020.102612 . S2CID 229476136 – через Elsevier Science Direct.
^ Лян, Цзюнь; У, Цзявэй; Го, Цзюнь; Ли, Хуаген; Чжоу, Сяньцзюнь; Лян, Шэн; Цю, Ченг-Вэй; Тао, Гуанмин (сентябрь 2022 г.). «Радиационное охлаждение для пассивного управления температурой в целях достижения устойчивой углеродной нейтральности» . Национальный научный обзор . 10 (1): nwac208. дои : 10.1093/nsr/nwac208 . ПМЦ 9843130 . ПМИД 36684522 .
^ Мандей, Джереми (2019). «Борьба с изменением климата посредством радиационного охлаждения» . Джоуль . 3 (9): 2057–2060. дои : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Покрыв Землю небольшой долей теплоизлучающих материалов, можно увеличить тепловой поток от Земли, а чистый радиационный поток можно уменьшить до нуля (или даже сделать отрицательным), тем самым стабилизируя (или охлаждая) Землю.
^ Инь, Сяобо; Ян, Жунгуй; Тан, Банда; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2020 г.). «Земное радиационное охлаждение: использование холодной Вселенной в качестве возобновляемого и устойчивого источника энергии» . Наука . 370 (6518): 786–791. Бибкод : 2020Sci...370..786Y . дои : 10.1126/science.abb0971 . ПМИД 33184205 . S2CID 226308213 . ...радиационное охлаждение Земли стало многообещающим решением для смягчения последствий возникновения городских островов тепла и потенциальной борьбы с глобальным потеплением, если его можно будет реализовать в больших масштабах.
^ Биджарния, Джей Пракаш; Саркар, Джахар; Маити, Пралай (ноябрь 2020 г.). «Обзор пассивного дневного радиационного охлаждения: основы, последние исследования, проблемы и возможности» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – через Elsevier Science Direct. Пассивное радиационное охлаждение можно рассматривать как возобновляемый источник энергии, который может перекачивать тепло в холодное пространство и делать устройства более эффективными, чем отвод тепла при температуре земной атмосферы.
^ Jump up to: ^а ^б Ахмед, Салман; Ли, Чжэнпэн; Джавед, Мухаммад Шахзад; Ма, Тао (сентябрь 2021 г.). «Обзор интеграции радиационного охлаждения и сбора солнечной энергии» . Материалы сегодня: Энергия . 21 : 100776. doi : 10.1016/j.mtener.2021.100776 – через Elsevier Science Direct.
^ Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.
^ «Материалы с коэффициентами излучения» . www.engineeringtoolbox.com . Проверено 23 февраля 2019 г.
^ «Найдите продукты с рейтингом – Совет по рейтингу крутых крыш» . Coolroofs.org . Проверено 23 февраля 2019 г.
^ Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рефаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2014 г.). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами». Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 .
^ Мандал, Джьотирмой; Фу, Янке; Овервиг, Адам; Цзя, Минсинь; Солнце, Керуи; Ши, Норман Нэн; Ю, Наньфан; Ян, Юань (19 октября 2018 г.). «Иерархически пористые полимерные покрытия для высокоэффективного пассивного дневного радиационного охлаждения» . Наука . 362 (6412): 315–319. Бибкод : 2018Sci...362..315M . дои : 10.1126/science.aat9513 . ПМИД 30262632 .
^ Гранквист, CG; Хьортсберг, А. (июнь 1981 г.). «Радиационное охлаждение до низких температур: общие соображения и применение к пленкам селективного излучения SiO». Журнал прикладной физики . 52 (6): 4205–4220. Бибкод : 1981JAP....52.4205G . дои : 10.1063/1.329270 .
^ Гренье, доктор философии (январь 1979 г.). «Радиационное охлаждение. Обратный парниковый эффект» . Журнал прикладной физики . 14 (1): 87–90. doi : 10.1051/rphysap:0197900140108700 .
^ Нежный, Ангус Р.; Смит, Джефф Б. (сентябрь 2015 г.). «Открытая крыша под солнцем в середине лета» . Передовая наука . 2 (9): 1500119. doi : 10.1002/advs.201500119 . ПМЦ 5115392 . ПМИД 27980975 .
^ Нежный, АР; Смит, Великобритания (10 февраля 2010 г.). «Радиационная тепловая откачка из Земли с использованием поверхностных фононно-резонансных наночастиц». Нано-буквы . 10 (2): 373–379. Бибкод : 2010NanoL..10..373G . дои : 10.1021/nl903271d . ПМИД 20055479 .
^ WO 2016205717A1 , Ю, Наньфан; Мандалал, Джьотирмой; Овервиг, Адам и Ши, Норман Нан, «Системы и методы радиационного охлаждения и нагрева», выпущено 17 июня 2016 г.
^ Чжай, Яо; Ма, Яогуан; Дэвид, Сабрина Н.; Чжао, Дунлян; Лу, Раннан; Тан, Банда; Ян, Жунгуй; Инь, Сяобо (10 марта 2017 г.). «Масштабируемый рандомизированный гибридный стеклополимерный метаматериал для дневного радиационного охлаждения» . Наука . 355 (6329): 1062–1066. Бибкод : 2017Sci...355.1062Z . дои : 10.1126/science.aai7899 . ПМИД 28183998 .
^ «Урок 1: История холодильного оборудования, версия 1 ME» (PDF) . Индийский технологический институт Харагпур . Архивировано из оригинала (PDF) 16 декабря 2011 г.
^ «XXII. Процесс изготовления льда в Ост-Индии. Сэр Роберт Баркер, ФРС, в письме доктору Броклсби» . Философские труды Лондонского королевского общества . 65 : 252–257. 1997. doi : 10.1098/rstl.1775.0023 . JSTOR 106193 .
^ Гивони, Барух (1994). Пассивное и низкоэнергетическое охлаждение зданий (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-28473-4 .
^ Шарифи, Айюб; Ямагата, Йошики (декабрь 2015 г.). «Пруды на крыше как пассивные системы отопления и охлаждения: систематический обзор». Прикладная энергетика . 160 : 336–357. Бибкод : 2015ApEn..160..336S . doi : 10.1016/j.apenergy.2015.09.061 .
^ Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рефаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2014 г.). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами». Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 .
^ Бернетт, Майкл (25 ноября 2015 г.). «Пассивное радиационное охлаждение» . big.stanford.edu .
^ Бердал, Пол; Чен, Шэрон С.; Десталья, Хьюго; Кирхстеттер, Томас В.; Левинсон, Роннен М.; Залич, Майкл А. (декабрь 2016 г.). «Флуоресцентное охлаждение объектов, подвергающихся воздействию солнечного света – пример рубина» . Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 157 : 312–317. дои : 10.1016/j.solmat.2016.05.058 .

[1] Фань, Шаньхуэй; Ли, Вэй (март 2022 г.). «Концепции фотоники и термодинамики в радиационном охлаждении». Природная фотоника . 16 (3): 182–190. Бибкод : 2022NaPho..16..182F . дои : 10.1038/s41566-021-00921-9 . S2CID 246668570 .

[2] Ли, Вэй; Фань, Шаньхуэй (1 ноября 2019 г.). «Радиационное охлаждение: сбор холода Вселенной». Новости оптики и фотоники . 30 (11): 32. Бибкод : 2019OptPN..30...32L . дои : 10.1364/ОПН.30.11.000032 . S2CID 209957921 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б «Персидский ледяной дом, или как делать лед в пустыне» . Полевое исследование мира . 04.04.2016 . Проверено 28 апреля 2019 г.

[:3-4] Jump up to: ^а ^б Шао, Гаофэн; и др. (2019). «Повышение стойкости к окислению высокоэмиссионных покрытий на волокнистой керамике для многоразовых космических систем». Коррозионная наука . 146 : 233–246. arXiv : 1902.03943 . Бибкод : 2019Corro.146..233S . дои : 10.1016/j.corsci.2018.11.006 . S2CID 118927116 .

[:4-5] Jump up to: ^а ^б Хоссейн, штат Мунтасир; Гу, Мин (04 февраля 2016 г.). «Радиационное охлаждение: принципы, прогресс и потенциал» . Передовая наука . 3 (7): 1500360. doi : 10.1002/advs.201500360 . ПМК 5067572 . ПМИД 27812478 .

[:35-6] Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.

[:37-7] Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рафаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (2014). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами» . Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 – через сайт Nature.com.

[8] Мандей, Джереми (2019). «Борьба с изменением климата посредством радиационного охлаждения» . Джоуль . 3 (9): 2057–2060. дои : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 .

[9] Лим, Сяочжи (31 декабря 2019 г.). «Суперкрутые материалы, которые посылают тепло в космос» . Природа . 577 (7788): 18–20. дои : 10.1038/d41586-019-03911-8 . ПМИД 31892746 .

[10] Местель, Л. (1952). «К теории белых карликов. I. Источники энергии белых карликов». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 112 (6): 583–597. Бибкод : 1952МНРАС.112..583М . дои : 10.1093/mnras/112.6.583 .

[11] «Охлаждающие белые карлики» (PDF) . Физический факультет Университета Патры.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:5-12] Jump up to: ^а ^б Чен, Мэйцзе; Панг, Дэн; Чен, Синъюй; Ян, Хунцзе; Ян, Юань (2022). «Пассивное дневное радиационное охлаждение: основы, конструкция материалов и применение» . ЭкоМат . 4 . дои : 10.1002/eom2.12153 . S2CID 240331557 . Пассивное дневное радиационное охлаждение (PDRC) рассеивает земное тепло в чрезвычайно холодное космическое пространство без использования каких-либо энергозатрат и загрязнения окружающей среды. У него есть потенциал одновременно смягчить две основные проблемы: энергетический кризис и глобальное потепление.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:1-13] Ван, Тонг; Ву, Йи; Ши, Лан; Ху, Синьхуа; Чен, Мин; Ву, Лимин (2021). «Структурный полимер для высокоэффективного пассивного радиационного охлаждения в течение всего дня» . Природные коммуникации . 12 (365): 365. дои : 10.1038/s41467-020-20646-7 . ПМК 7809060 . ПМИД 33446648 . Соответственно, крайне желательно разработать и изготовить эффективный PDRC с достаточно высоким коэффициентом отражения солнечной энергии (𝜌¯солнечной) (λ ~ 0,3–2,5 мкм) для минимизации притока солнечного тепла и одновременно сильным тепловым излучанием LWIR (ε¯LWIR) для максимизации радиационных тепловых потерь. Когда поступающее лучистое тепло от Солнца уравновешивается исходящим лучистым тепловыделением, температура Земли может достичь устойчивого состояния.

[Passive_daytime_radiative_cooling_Zeven_2018-14] Зевенховена, Рон; Фельт, Мартин (июнь 2018 г.). «Радиационное охлаждение через атмосферное окно: третий, менее интрузивный геоинженерный подход» . Энергия . 152 : 27. Бибкод : 2018Ene...152...27Z . дои : 10.1016/j.energy.2018.03.084 . S2CID 116318678 – через Elsevier Science Direct. Альтернативный, третий геоинженерный подход мог бы заключаться в улучшенном охлаждении за счет теплового излучения с поверхности Земли в космос». [...] «При 100 Вт/м2 в качестве продемонстрированного эффекта пассивного охлаждения тогда потребуется покрытие поверхности на 0,3%, или 1% поверхности суши Земли. Если половина из них будет установлена в городских застроенных районах, занимающих примерно 3% территории Земли, то там потребуется покрытие 17%, а остальная часть будет установлена в сельской местности.

[Passive_daytime_radiative_cooling_Heo-2022b-15] Jump up to: ^а ^б Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:212-16] Айли, Аблимит; Инь, Сяобо; Ян, Жунгуй (октябрь 2021 г.). «Глобальный потенциал радиационного охлаждения неба с поправкой на плотность населения и потребность в охлаждении» . Атмосфера . 12 (11): 1379. Бибкод : 2021Атмосфера..12.1379А . дои : 10.3390/atmos12111379 .

[Passive_daytime_radiative_cooling_:0-17] Чен, Цзяньхэн; Лу, Лин; Гун, Цюань (июнь 2021 г.). «Новое исследование карт ресурсов Китая по пассивному радиационному охлаждению неба» . Преобразование энергии и управление . 237 : 114132. Бибкод : 2021ECM...23714132C . дои : 10.1016/j.enconman.2021.114132 . S2CID 234839652 – через Elsevier Science Direct. Пассивное радиационное охлаждение использует окно прозрачности атмосферы (8–13 мкм) для отвода тепла в космическое пространство и препятствует поглощению солнечной энергии.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:3-18] Биджарния, Джей Пракаш; Саркар, Джахар; Маити, Пралай (ноябрь 2020 г.). «Обзор пассивного дневного радиационного охлаждения: основы, последние исследования, проблемы и возможности» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – через Elsevier Science Direct.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:15-19] Бенмусса, Юсеф; Эцциани, Мария; Джире, Аль-Фуссени; Амин, Зайнаб; Халдун, Асме; Лимами, Усаме (сентябрь 2022 г.). «Моделирование энергоэффективной прохладной крыши с дневным радиационным охлаждающим материалом на основе целлюлозы» . Материалы сегодня: Труды . 72 : 3632–3637. дои : 10.1016/j.matpr.2022.08.411 . S2CID 252136357 – через Elsevier Science Direct.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:13-20] Хан, Ансар; Карлосена, Лаура; Фэн, Цзе; Корат, Самиран; Хатун, Рупали; Доан, Куанг-Ван; Сантамоурис, Маттеос (январь 2022 г.). «Материалы с оптически модулированным пассивным широкополосным дневным радиационным охлаждением могут охлаждать города летом и обогревать города зимой» . Устойчивость . 14 – через МДПИ.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:22-21] Ананд, Джьотис; Моряк, Дэвид Дж.; Баниасади, Амир (февраль 2021 г.). «Относительная роль коэффициента отражения солнечной энергии и теплового излучения для технологий пассивного дневного радиационного охлаждения, применяемых на крышах» . Устойчивые города и общество . 65 : 102612. doi : 10.1016/j.scs.2020.102612 . S2CID 229476136 – через Elsevier Science Direct.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:33-22] Лян, Цзюнь; У, Цзявэй; Го, Цзюнь; Ли, Хуаген; Чжоу, Сяньцзюнь; Лян, Шэн; Цю, Ченг-Вэй; Тао, Гуанмин (сентябрь 2022 г.). «Радиационное охлаждение для пассивного управления температурой в целях достижения устойчивой углеродной нейтральности» . Национальный научный обзор . 10 (1): nwac208. дои : 10.1093/nsr/nwac208 . ПМЦ 9843130 . ПМИД 36684522 .

[Passive_daytime_radiative_cooling_:023-23] Мандей, Джереми (2019). «Борьба с изменением климата посредством радиационного охлаждения» . Джоуль . 3 (9): 2057–2060. дои : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID 201590290 . Покрыв Землю небольшой долей теплоизлучающих материалов, можно увеличить тепловой поток от Земли, а чистый радиационный поток можно уменьшить до нуля (или даже сделать отрицательным), тем самым стабилизируя (или охлаждая) Землю.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:18-24] Инь, Сяобо; Ян, Жунгуй; Тан, Банда; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2020 г.). «Земное радиационное охлаждение: использование холодной Вселенной в качестве возобновляемого и устойчивого источника энергии» . Наука . 370 (6518): 786–791. Бибкод : 2020Sci...370..786Y . дои : 10.1126/science.abb0971 . ПМИД 33184205 . S2CID 226308213 . ...радиационное охлаждение Земли стало многообещающим решением для смягчения последствий возникновения городских островов тепла и потенциальной борьбы с глобальным потеплением, если его можно будет реализовать в больших масштабах.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:372-25] Биджарния, Джей Пракаш; Саркар, Джахар; Маити, Пралай (ноябрь 2020 г.). «Обзор пассивного дневного радиационного охлаждения: основы, последние исследования, проблемы и возможности» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 133 : 110263. doi : 10.1016/j.rser.2020.110263 . S2CID 224874019 – через Elsevier Science Direct. Пассивное радиационное охлаждение можно рассматривать как возобновляемый источник энергии, который может перекачивать тепло в холодное пространство и делать устройства более эффективными, чем отвод тепла при температуре земной атмосферы.

[Passive_daytime_radiative_cooling_:34-26] Jump up to: ^а ^б Ахмед, Салман; Ли, Чжэнпэн; Джавед, Мухаммад Шахзад; Ма, Тао (сентябрь 2021 г.). «Обзор интеграции радиационного охлаждения и сбора солнечной энергии» . Материалы сегодня: Энергия . 21 : 100776. doi : 10.1016/j.mtener.2021.100776 – через Elsevier Science Direct.

[Passive_daytime_radiative_cooling_Heo_2022_Ju_lee-27] Хо, Се Ён; Джу Ли, Гил; Сон, Ён Мин (июнь 2022 г.). «Теплоотделение фотонными структурами: радиационное охлаждение и его потенциал» . Журнал химии материалов C. 10 (27): 9915–9937. дои : 10.1039/D2TC00318J . S2CID 249695930 – через Королевское химическое общество.

[28] «Материалы с коэффициентами излучения» . www.engineeringtoolbox.com . Проверено 23 февраля 2019 г.

[29] «Найдите продукты с рейтингом – Совет по рейтингу крутых крыш» . Coolroofs.org . Проверено 23 февраля 2019 г.

[30] Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рефаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2014 г.). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами». Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 .

[31] Мандал, Джьотирмой; Фу, Янке; Овервиг, Адам; Цзя, Минсинь; Солнце, Керуи; Ши, Норман Нэн; Ю, Наньфан; Ян, Юань (19 октября 2018 г.). «Иерархически пористые полимерные покрытия для высокоэффективного пассивного дневного радиационного охлаждения» . Наука . 362 (6412): 315–319. Бибкод : 2018Sci...362..315M . дои : 10.1126/science.aat9513 . ПМИД 30262632 .

[32] Гранквист, CG; Хьортсберг, А. (июнь 1981 г.). «Радиационное охлаждение до низких температур: общие соображения и применение к пленкам селективного излучения SiO». Журнал прикладной физики . 52 (6): 4205–4220. Бибкод : 1981JAP....52.4205G . дои : 10.1063/1.329270 .

[33] Гренье, доктор философии (январь 1979 г.). «Радиационное охлаждение. Обратный парниковый эффект» . Журнал прикладной физики . 14 (1): 87–90. doi : 10.1051/rphysap:0197900140108700 .

[34] Нежный, Ангус Р.; Смит, Джефф Б. (сентябрь 2015 г.). «Открытая крыша под солнцем в середине лета» . Передовая наука . 2 (9): 1500119. doi : 10.1002/advs.201500119 . ПМЦ 5115392 . ПМИД 27980975 .

[35] Нежный, АР; Смит, Великобритания (10 февраля 2010 г.). «Радиационная тепловая откачка из Земли с использованием поверхностных фононно-резонансных наночастиц». Нано-буквы . 10 (2): 373–379. Бибкод : 2010NanoL..10..373G . дои : 10.1021/nl903271d . ПМИД 20055479 .

[36] WO 2016205717A1 , Ю, Наньфан; Мандалал, Джьотирмой; Овервиг, Адам и Ши, Норман Нан, «Системы и методы радиационного охлаждения и нагрева», выпущено 17 июня 2016 г.

[37] Чжай, Яо; Ма, Яогуан; Дэвид, Сабрина Н.; Чжао, Дунлян; Лу, Раннан; Тан, Банда; Ян, Жунгуй; Инь, Сяобо (10 марта 2017 г.). «Масштабируемый рандомизированный гибридный стеклополимерный метаматериал для дневного радиационного охлаждения» . Наука . 355 (6329): 1062–1066. Бибкод : 2017Sci...355.1062Z . дои : 10.1126/science.aai7899 . ПМИД 28183998 .

[icemaking_radiative-38] «Урок 1: История холодильного оборудования, версия 1 ME» (PDF) . Индийский технологический институт Харагпур . Архивировано из оригинала (PDF) 16 декабря 2011 г.

[39] «XXII. Процесс изготовления льда в Ост-Индии. Сэр Роберт Баркер, ФРС, в письме доктору Броклсби» . Философские труды Лондонского королевского общества . 65 : 252–257. 1997. doi : 10.1098/rstl.1775.0023 . JSTOR 106193 .

[givoni1-40] Гивони, Барух (1994). Пассивное и низкоэнергетическое охлаждение зданий (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-28473-4 .

[41] Шарифи, Айюб; Ямагата, Йошики (декабрь 2015 г.). «Пруды на крыше как пассивные системы отопления и охлаждения: систематический обзор». Прикладная энергетика . 160 : 336–357. Бибкод : 2015ApEn..160..336S . doi : 10.1016/j.apenergy.2015.09.061 .

[42] Раман, Аасват П.; Анома, Марк Абу; Чжу, Линьсяо; Рефаэли, Иден; Фань, Шаньхуэй (ноябрь 2014 г.). «Пассивное радиационное охлаждение ниже температуры окружающего воздуха под прямыми солнечными лучами». Природа . 515 (7528): 540–544. Бибкод : 2014Natur.515..540R . дои : 10.1038/nature13883 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 25428501 . S2CID 4382732 .

[43] Бернетт, Майкл (25 ноября 2015 г.). «Пассивное радиационное охлаждение» . big.stanford.edu .

[44] Бердал, Пол; Чен, Шэрон С.; Десталья, Хьюго; Кирхстеттер, Томас В.; Левинсон, Роннен М.; Залич, Майкл А. (декабрь 2016 г.). «Флуоресцентное охлаждение объектов, подвергающихся воздействию солнечного света – пример рубина» . Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 157 : 312–317. дои : 10.1016/j.solmat.2016.05.058 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]