خنک کننده تابشی محفظه ای برای کاهش مصرف انرژی تهویه مطبوع

6 مه 2022 -توسط آکادمی علوم چین

یک نمودار شماتیک از تبادل حرارت بین یک محفظه با تنظیم دمای فعال و فضای خارجی از طریق سقف. ب طیف ایده آل برای سطح بیرونی (قرمز) و سطح داخلی (آبی) سیستم ECRC خنک کننده تابشی با حفظ رنگ پیشرفته. c بالا: تصویر نوری از الگوهای پوشیده شده توسط دو سطح. پایین: محفظه شبیه سازی شده با دستگاه. d نتایج تجربی: مقایسه دمای اتاق و مصرف انرژی در بین سقف لخت، سقف تنها با آینه داغ و سقف با ECRC. اعتبار: یینینگ ژو، هائو لو، چنینگ یانگ، بینگ شین، پینتو گوش، ساندیپ کائور، ویدونگ شن، مین کیو، پاول بلوف، و کیانگ لی

اجماع بین المللی بر این است که رسیدن به اوج انتشار کربن و متعاقب آن بی طرفی کربن باید به عنوان چالش های اصلی جهانی در نظر گرفته شود. تحقیقات نشان می دهد که مصرف انرژی ساختمان بیش از 35 درصد از کل مصرف انرژی را تشکیل می دهد که از این میان سیستم های HVAC گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع 44 درصد را تشکیل می دهند. اخیراً، خنک‌سازی تابشی به‌عنوان یک روش خنک‌کننده غیرفعال به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، که می‌تواند به طور مؤثری دمای هدف را با افزایش گسیل حرارتی و بازتاب خورشیدی سطح جسم کاهش دهد.

در مقاله جدیدی که در Light Science & Application منتشر شده است، تیمی از دانشمندان به رهبری پروفسور Qiang Li از دانشگاه ژجیانگ و پروفسور Min Qiu از دانشگاه Westlake چین و همکارانش یک استراتژی مدیریت حرارتی با مهندسی فوتونی پیشنهاد کرده اند که شامل یک سیستم خنک‌کننده تشعشعی حفظ رنگ (ECRC) در محفظه‌های فعال تنظیم‌شده دمایی موجود. از طریق تنظیم انرژی کارآمد، صرفه جویی در مصرف انرژی تا 63٪ به دست می آید.

سیستم خنک‌کننده تشعشعی با حفظ خاصیت رنگ پیشرفته بر اساس مدل انتقال حرارت طراحی شده است که شامل محفظه‌ها، خنک‌کننده‌های فعال و محیط (اتمسفر، فضای بیرونی و خورشید) است. با در نظر گرفتن عوامل متعدد، نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که سطح بیرونی ساختمان باید به طور همزمان انرژی خورشیدی را منعکس کند و انرژی مادون قرمز را تابش کند، در حالی که سطح داخلی باید مانع از ورود تابش گرما به فضای داخلی شود. برای ترکیب با ساختمان های موجود، فیلم های پوشش داده شده باید بسیار شفاف باشند.

محققان این دستگاه را با استفاده از فیلم  بیرونی SiO2/TiO2 به عنوان سطح بیرونی و فیلم ITO-PET به عنوان سطح داخلی طراحی و ساختند. از طریق بهینه سازی فوتونیک، عملکرد طیفی نزدیک به ایده آل بهبود می یابد. سپس، یک محفظه شبیه سازی شده برای آزمایش عملکرد خنک کننده و اثر صرفه جویی در انرژی دستگاه استفاده می شود. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط مشابه، دمای داخلی محفظه با دستگاه 9.6 درجه سانتیگراد کمتر از دمای بدون دستگاه است. علاوه بر این، هنگامی که دمای داخل خانه در حدود 26 درجه سانتیگراد ثابت می شود، مصرف انرژی محفظه با دستگاه در مقایسه با بدون دستگاه، 63 درصد کاهش می یابد، که توانایی قابل توجهی در صرفه جویی در انرژی دستگاه را ثابت می کند.

علاوه بر این، به دلیل شفافیت کلی بالای دستگاه در نوار قابل مشاهده، تقریباً هیچ تفاوت رنگی در هنگام پوشاندن سطوح تزئینی با دستگاه قابل تشخیص نیست. بنابراین، دستگاه را می توان به طور انعطاف پذیر بر روی سقف ها یا پنجره های موجود بدون از بین بردن زیبایی ظاهری اعمال کرد.