Недорогая пассивная система охлаждения, не требующая энергии

• Новая пассивная система охлаждения обеспечивает эффективное охлаждение в жарких условиях без использования энергии, вырабатываемой топливом.
• В сухой среде он может обеспечивать охлаждение до температуры на 40 ° C ниже температуры окружающей среды.
• Он может дополнить существующие системы охлаждения для хранения вакцин и продуктов питания в горячих автономных зонах.

Существующие механизмы охлаждения основаны на системах жидкостного охлаждения и парокомпрессии, которые являются довольно сложными и дорогими. С другой стороны, пассивная система охлаждения, как и атмосферное радиационное охлаждение, использует атмосферу Земли в диапазоне средних инфракрасных волн, чтобы снизить температуру до значительного уровня.

В течение многих лет исследователи во всем мире пытались разработать системы пассивного охлаждения, и до сих пор им удавалось создавать эти системы с использованием сложных фотонных инструментов, которые дороги в производстве и не могут найти широкого применения. Большинство из них идеально отражают все длины волн и излучают излучение в средней инфракрасной области.
Однако для этого вам нужно добавить несколько слоев материалов и контролировать их толщину с точностью до нанометра.

Теперь исследователи из Массачусетского технологического института разработали новую недорогую пассивную систему, которая обеспечивает охлаждение в жаркий солнечный день, не требуя энергии, вырабатываемой топливом. Он может дополнять другие системы охлаждения для хранения / хранения лекарств и продуктов питания в автономных зонах.

Теоретически система способна обеспечить охлаждение до 20 ° C ниже температуры окружающей среды. Однако, продемонстрировав это, исследователи смогли добиться охлаждения до 6 ° C. Чтобы еще больше снизить температуру, можно использовать традиционные термоэлектрические системы охлаждения или охлаждения.

Как это работает?

Новая пассивная система охлаждения просто блокирует прямой солнечный свет, используя небольшую полосу, расположенную под углом 90 градусов, чтобы закрыть путь Солнца по небу. Это устраняет необходимость в отслеживающих приборах.

Простой белый прибор, разработанный путем сочетания полированного алюминия, недорогой пластиковой пленки и изоляции, обеспечивает достаточное излучение тепла в среднем инфракрасном диапазоне. В частности, он использует спектральное перекрытие радиационного излучения земных объектов вблизи температуры окружающей среды в диапазоне длин волн от 8 до 13 микрометров.

Поместив зонт над системой и дополнив ее изоляцией, исследователи сделали охлаждение более эффективным в дневное время. Они провели эксперименты на открытом воздухе и обнаружили, что система эффективно блокирует прямой солнечный свет, непрерывно излучая в небо волны среднего инфракрасного диапазона.

Ссылка:Nature Communications | doi:10.1038 / s41467-018-07293-9 | Массачусетский технологический институт

Несколько десятков лет назад ученые только разрабатывали системы для уменьшения нагрева. Но теперь они разумно используют оттенки вместе с поддерживающими механизмами светофильтрации, чтобы снизить температуру.

Ограничения и приложения

Изображение предоставлено:Бикрам Бхатиа / Массачусетский технологический институт

Системы не работают должным образом во влажной атмосфере. Он снижает количество инфракрасного излучения через воздух, ограничивая количество охлаждения до 20 ° C (ниже температуры окружающей среды). Однако, если окружающая среда сухая, возможно охлаждение до 40 ° C.

Кроме того, эту систему нельзя использовать для охлаждения целых домов или зданий. Его можно было использовать только для холодоснабжения, например, для хранения продуктов питания и лекарств в горячих, автономных зонах. Хотя этот подход недостаточно эффективен для снижения температуры до необходимого уровня, он может, по крайней мере, снизить нагрузку на существующие системы охлаждения, чтобы обеспечить только последнюю фазу охлаждения.

Его также можно использовать в концентрированных фотоэлектрических системах, в которых специальные зеркала фокусируют солнечные лучи на солнечных элементах для повышения их эффективности. Эти системы часто перегреваются и требуют регулярного термического обслуживания. Пассивная система охлаждения может легко решить эту проблему нагрева, устраняя необходимость в активном управлении температурой.

Читайте:Без радикальной модернизации кондиционеры сделают Землю теплее на 1/2 градуса Цельсия к 2100 году

В ближайшие годы исследователи попытаются улучшить систему. Самой большой проблемой при этом будет поиск изоляционного материала, способного предотвратить чрезмерный нагрев всей системы от внешнего воздуха.