【摘 要】
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目前,人们主要依赖空调系统来满足在建筑、汽车、数据中心、冷库等各方面的冷却需求,但是系统运行所需的制冷剂和电力严重加剧了能源消耗和全球变暖。被动辐射降温技术因其“零能耗、零污染”的特点被认为是一种极具潜力的绿色冷却手段,它的工作原理是利用地球大气窗口将物体自身的热量以红外线的形式送往深空宇宙来实现自发冷却。然而,目前的被动辐射降温材料无法根据天气条件自调节辐射降温能力,在冬季或寒冷地区无法使用,因
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目前,人们主要依赖空调系统来满足在建筑、汽车、数据中心、冷库等各方面的冷却需求,但是系统运行所需的制冷剂和电力严重加剧了能源消耗和全球变暖。被动辐射降温技术因其“零能耗、零污染”的特点被认为是一种极具潜力的绿色冷却手段,它的工作原理是利用地球大气窗口将物体自身的热量以红外线的形式送往深空宇宙来实现自发冷却。然而,目前的被动辐射降温材料无法根据天气条件自调节辐射降温能力,在冬季或寒冷地区无法使用,因此应用价值受到极大的限制。为解决这个问题,本文分别选择温敏水凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）和双程式镍钛形状记忆弹簧（TSMS）,利用其自身温度刺激响应特性,设计制备自适应被动辐射降温材料,并对其进行性能研究。基于PNIPAM水凝胶相变温度前后可调光散射的特征,本文设计并制备一种具有三明治结构的自适应被动辐射降温材料（SSTH）。从理论和实验上共同验证了SSTH的自适应被动辐射降温功能。实地测试数据表明:当环境空气温差大于6℃时,SSTH能将自身温差保持在1.2℃以内;当环境空气波动为1.4℃时,SSTH自身温度波动为0.3℃。SSTH需要在太阳光的存在下才能发挥作用,不具备全天候的自适应降温功能。基于镍钛形状记忆弹簧随温度长度可逆变化的特征,本文设计并制备一种自适应百叶窗型温控机械相变结构（TCPCS）,在全天范围内,可以根据环境温度调整下方被动辐射材料的降温能力。实地测试数据表明:有和没有TCPCS的被动辐射材料全天最大温差分别为9.7℃和19.6℃。在此基础上,本文进一步改善和设计了一种同时拥有夏季制冷和冬季制热双重功能的V型TCPCS。在冬季制热户外测试中,当天峰值太阳能为582W/m~2,实测白天有V型TCPCS的被动辐射材料获得的制热能力比没有V型TCPCS的可高出20.7℃。本文设计制备的两种自适应被动辐射降温材料均具备规模化制造的潜力,在不需要能量输入的情况下,实现自适应被动辐射降温功能,填补了智能控温手段的空缺,解决了在建筑应用方面冬季使用困难的问题,可作为现有建筑环境控制系统的补充手段,向零能耗建筑迈进。
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