10 آوریل 2024 -توسط SPIE-ساختار آینه دیافراگم خنک‌سازی را افزایش می‌دهد، زیرا هندسه آن هم تابش سطح تابشی و هم تابش جو را به کار می‌گیرد. اعتبار: مجله فوتونیک برای انرژی (2024). DOI:
در دنیایی که افزایش دما باعث افزایش تقاضا برای سرمایش می شود، سیستم های تهویه مطبوع سنتی (AC) به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی جهانی کمک می کنند. آنها همچنین به طور کلی زمین را گرم می کنند: برای خنک کردن حجم مشخصی از فضا (به عنوان مثال، یک اتاق)، سیستم های AC معمولاً گرما را در نزدیکی (مثلاً خارج از خانه) تخلیه می کنند. محققان در جستجوی جایگزین‌های پایدار، به خنک‌سازی تشعشعی – یک روش خنک‌کننده غیرفعال و با انرژی صفر روی آورده‌اند. خنک‌کننده تابشی به‌طور برگشت‌ناپذیر گرما را به فضای بیرونی می‌برد، بنابراین از دیدگاه زمین، یک اثر خنک‌کننده خالص است.
خنک کننده تابشی تابش حرارتی را از سطح زمین از طریق جو به فضای بیرونی هدایت می کند. قابلیت انتقال اتمسفر به تشعشعات حرارتی بسته به زاویه متفاوت است: بیشترین انتقال تابش حرارتی از طریق جو در “جهت اوج”، درست بالای سر شما اتفاق می افتد. کمترین زاویه انتقال افقی است.
تحقیقات اخیر گزارش شده در مجله فوتونیک برای انرژی، یک رویکرد عملی برای افزایش خنک‌سازی تابشی را بررسی می‌کند: چیدمان یک ساختار آینه حرارتی در اطراف سطح خنک‌کننده تابشی برای تقویت اثر خنک‌کننده. ساختار آینه ای به طور موثر تابش حرارتی را به سمت پرتاب کننده ترین قسمت جو هدایت می کند، به طوری که تشعشعات حرارتی به بهترین شکل از زمین خارج می شود. این خنک‌کننده قوی‌تر می‌تواند دما را سریع‌تر پایین بیاورد و گزینه‌های طراحی سیستم‌های خنک‌کننده را گسترده‌تر کند.
اصل ساده است: هرچه سطح خنک کننده بیشتر به سمت بالا باشد، قدرت خنک کنندگی بیشتری دارد. ساختار آینه این قدرت را بدون نیاز به گسترش سطح افزایش می دهد. افزودن ساختار آینه باعث می شود دستگاه خنک کننده فضای بیشتری را برای یک منطقه خاص اشغال کند، اما این فضای اضافه شده از هوای متحرک محافظت می شود که به جلوگیری از جذب گرما از جریان هوا کمک می کند.
از طریق شبیه‌سازی پارامتری، محقق Jaesuk Hwang در مرکز فناوری‌های کوانتومی (دانشگاه ملی سنگاپور) نشان می‌دهد که ساختار آینه‌ای می‌تواند به ویژه در شهرها موثر باشد، جایی که ساختمان‌ها نزدیک به هم هستند و ارتفاع‌های مختلف می‌تواند به این معنی باشد که سقف هر ساختمانی دید کاملی ندارد. از آسمان این تنظیم آینه با متمرکز کردن نمای سطح خنک کننده به یک منطقه خاص در آسمان بالا، خنک کننده تابشی را افزایش می دهد.
به نظر می رسد مزایای بالقوه استفاده از چنین ساختار آینه ای به ویژه برای مناطق گرمسیری، که در آن قدرت خنک کننده ممکن است بیش از 40٪ افزایش یابد، قابل توجه است.
به گفته هوانگ، “سرد شدن تشعشعی امکان پذیر است زیرا جو در برخی زوایای به اندازه کافی نازک است. مناطق خشک نسبت به مناطق گرمسیری، دامنه وسیع تری از زوایای انتشار حرارتی را برای انتقال از طریق اتمسفر امکان پذیر می کنند، بنابراین هدایت مجدد تابش حرارتی به سمت بالا با ساختار آینه گرمایی انجام می شود. در آب و هوای گرمسیری موثرتر است، با این حال خنک کننده تابشی کلی در آب و هوای خشک قوی تر است.”
این رویکرد ساده برای هدایت انرژی حرارتی می‌تواند راه‌حل‌های عملی برای کاهش دما و افزایش عملکرد خنک‌کننده تابشی برای ساختمان‌ها، به‌ویژه در مناطق گرمسیری که گرمای راکد یک چالش است، ارائه دهد.
