朱崇愷

科學(xué)家在測量陽光直射下輻射冷卻材料的表面溫度

據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)耗電目前約占全球建筑物總用電量的1/5，占全球總用電量的10%。在接下來的30年中，隨著全球變暖、人口增加、對數(shù)據(jù)中心這類需要大量制冷的建筑需求增加等，對降溫的需求也將激增。此外空調(diào)系統(tǒng)會散發(fā)出多余的熱量，將城市轉(zhuǎn)變?yōu)椤盁釐u”，并加劇氣候危機。為了環(huán)保的需求，全球各地的科學(xué)家想出了各種新奇的方法來減少制冷所需的電耗。

在沿海地區(qū)，一種可行的替代方法是海水空調(diào)。這是一種可再生的制冷方法，從700～1200米深度的海洋抽取溫度為3～5°C的海水到岸上，將其與冷卻系統(tǒng)進行熱交換，然后將溫暖的水返回海洋。由于抽取海水本身需要耗能，所以具體節(jié)能的效果取決于地形、海水和環(huán)境的溫度等。在熱帶地區(qū)的小島上，這種技術(shù)的效果最好。例如在瑙魯，這種技術(shù)的能耗和傳統(tǒng)技術(shù)相比降低了77%。

另一種不同的技術(shù)是輻射冷卻。宇宙空間的溫度可以認為是-270°C，任何露天的表面都可以通過輻射和宇宙空間交換熱量。美國普渡大學(xué)研究人員開發(fā)了一種新的白色碳酸鈣涂料，能夠?qū)?5.5%的陽光被動地反射回外部，并通過輻射冷卻將表面降低到環(huán)境溫度以下。相反，目前市場上的商業(yè)“排熱涂料”僅能反射80%～90%的太陽輻射，而且無法降到低于環(huán)境溫度以下。實驗表明，夜間，涂料樣品的溫度保持在低于環(huán)境溫度10℃的水平，而當太陽處于天頂時，涂料樣品的溫度至少低于環(huán)境溫度的1.7℃。

最后一種技術(shù)是將窗戶改造成自適應(yīng)的太陽能發(fā)電裝置。傳統(tǒng)的玻璃窗戶即使可以將陽光中的部分熱量擋在室外，但其本身溫度還會在陽光照射下升高。在玻璃中添加鈣鈦礦薄膜后，玻璃不但會在陽光照射下改變顏色以阻擋眩光，還能將多余的熱量轉(zhuǎn)變成電能從而進一步降低建筑物的總能耗。