被動(dòng)冷卻技術(shù)是零能耗和環(huán)保的，有可能減少對(duì)壓縮制冷等能源密集型冷卻技術(shù)的依賴。通常，為了實(shí)現(xiàn)高效冷卻，被動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能多地反射陽光，以最大限度地減少輸入能量。最近，濟(jì)南大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在一個(gè)具有大約 99.3% 的高光吸收率的系統(tǒng)中展示了一種非常規(guī)的被動(dòng)冷卻過程。
示意圖1.a，所提出系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)可以收集太陽能產(chǎn)生蒸汽，同時(shí)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)冷卻。 CNT-PAAm 錐形氣凝膠布置在房屋的屋頂上，并通過傳熱單元連接到房間。由于其高太陽能吸收性能，氣凝膠可以收集太陽能以加速水分蒸發(fā)。同時(shí)，錐形氣凝膠的溫度遠(yuǎn)低于周圍環(huán)境的溫度。因此，房間可以通過微熱錐形氣凝膠冷卻。b，同時(shí)被動(dòng)冷卻和太陽能蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的光學(xué)照片。
該系統(tǒng)的主要成分是具有獨(dú)特錐形結(jié)構(gòu)的氣凝膠，可進(jìn)行熱傳遞。太陽熱能和環(huán)境熱能被用來驅(qū)動(dòng)氣凝膠定向通道中水的汽化，在那里水保持毛細(xì)管狀態(tài)。在模擬一次太陽照射條件下，錐形氣凝膠的平均蒸發(fā)率高達(dá)2.23 kg m-2 h-1，最大比冷卻功率為271.56 W m-2。室外樣機(jī)表明，在夏季陽光明媚的日子里，冷卻室的溫度可以比環(huán)境空氣的溫度低 13.7°C。這種同步太陽能蒸汽發(fā)電和被動(dòng)冷卻系統(tǒng)在熱集中和環(huán)境冷卻過程中具有巨大的應(yīng)用潛力。
圖 6. 同時(shí)被動(dòng)冷卻和太陽能蒸汽產(chǎn)生裝置的室外冷卻性能。a，晴天和陰天不同時(shí)間的局部太陽強(qiáng)度。b，在晴天測(cè)量環(huán)境空氣、冷卻室和氣凝膠頂部的溫度。c，在陰天測(cè)量環(huán)境空氣、冷卻室和氣凝膠頂部的溫度。d，夜間環(huán)境空氣、冷卻室和氣凝膠頂部的溫度測(cè)量。
相關(guān)論文以題為Achieving excellent thermal transfer in highly light absorbing conical aerogel for simultaneous passive cooling and solar steam generation發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。通訊作者是濟(jì)南大學(xué)劉宏教授/薛國(guó)斌教授。
