【摘 要】
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近年来温室效应与全球气候变暖问题持续发酵,给全世界带来了诸多难题,而目前建筑领域采取最多的冷却技术多为主动式冷却,如蒸汽压缩式、吸收式等,在冷却过程中,它们不仅会消耗大量的能量,而且还会造成资源浪费、碳排放等问题,进一步加剧了气候变暖进程。近几年纳米科技的兴起,为被动式辐射冷却技术的发展迎来了契机,相比于主动式冷却技术而言,被动式辐射冷却技术无能源消耗,更不存在环境的污染,属于清洁能源技术,有助于
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近年来温室效应与全球气候变暖问题持续发酵,给全世界带来了诸多难题,而目前建筑领域采取最多的冷却技术多为主动式冷却,如蒸汽压缩式、吸收式等,在冷却过程中,它们不仅会消耗大量的能量,而且还会造成资源浪费、碳排放等问题,进一步加剧了气候变暖进程。近几年纳米科技的兴起,为被动式辐射冷却技术的发展迎来了契机,相比于主动式冷却技术而言,被动式辐射冷却技术无能源消耗,更不存在环境的污染,属于清洁能源技术,有助于减缓全球变暖的趋势,具备强大的应用潜力,其原理主要是依赖于大气窗口(8-13μm)的高度透过性,由地面物体(热源)源源不断地与外太空(冷源)进行辐射换热,从而实现冷却。被动式辐射冷却技术在最近几年得到了飞速的发展,目前多为发射-反射一体式材料,既能够发射中红外,又能够反射太阳光,虽然能够取得亚环境效果(环境温度以下),但是依然存在成本较高、无法大面积推广等缺点。考虑到地球表面许多物体拥有着较高的发射率,本文从低成本、规模化应用的角度提出并制备了一种集成性较高的太阳光滤波材料。本文首先结合辐射冷却原理和光学理论,初步确定滤波材料制备参数,并基于现有的制备仪器及工艺手段进行了滤波材料的制备及光学性质的表征。其次,为说明滤波材料的应用潜力,分别进行了辐射冷却温降测试和辐射冷却功率测试实验研究。最后采用光学模拟软件优化了滤波材料的结构参数,并探讨了不同影响因素、不同地区下的冷却潜力。研究表明:滤波材料在太阳光波段的反射率为92.61%,红外透过率为86.49%。在辐射冷却温降测试实验中,结合了太阳光吸收率较低的得力胶(PVAL)发射体和吸收率较高的碳黑(CB)发射体于日间分别取得了2.5℃和3.3℃的温降,并通过增设风屏进一步实现了6.1℃的温降。在辐射冷却功率测试实验中,CB与滤波材料的结合体平均取得了73.33W/m~2的净辐射冷却功率,冷却效果显著。优化后的滤波材料在拥有优异光学性质的基础上,其强度和耐候性均得到了提升,并且通过对全国各个地区进行模拟研究,结果表明可有效实现辐射冷却的面积占比在99%,应用潜力巨大。
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