蒸发和辐射如何为世界降温

大规模、高效和被动：这些描述恰如其分地描述了由中国北京清华大学的研究人员设计和测试的集成辐射和蒸发冷却器 (IREC)。这项技术的目标是提出一种经济实惠的冷却方法，以帮助增加能源消耗，同时仍将整个过程中的碳排放量降至最低。

“能源短缺是全球发展面临的普遍挑战。制冷需求已占全球总用电量的10%以上，且呈逐年上升趋势。”论文作者、清华大学研究员屈良体说。

为了寻找应对日益严峻的能源挑战的解决方案，研究人员致力于开发 IREC。IREC 与几个合作伙伴合作，其中包括聚丙烯酰胺水凝胶层和表面的透气反射纤维以反射光线。水凝胶层有助于加速蒸发过程，并最大限度地减少来自太阳的能量输入。反光纤维可以阻止太阳辐射的能量加热水，并被证明可以有效抵抗高角度光线，使其在一天中的所有时间在世界所有地区都有效。

该报告于 3 月 9 日发表在Nano Research Energy上 。

在他们的研究中，研究人员发现 IREC 可以将室外存储物品内的热量降低 9 ºC 以上，使其成为室外冷却选项的一个有吸引力的选择。

“ 这项技术可以实现超过 700 W m-2 的冷却功率，是单一辐射冷却过程的数倍。此外，该工作方式兼容现有的集中供暖设备，可在夏季通过供应冷水进行集中供冷。它有望成为当前冷却需求的可持续替代方案，”屈说。

此外，研究表明，IREC 消耗的热量中高达 69.2% 来自环境。IREC 技术从环境中吸收热量，从而通过蒸发将其冷却。好像这项技术在其可持续发展和成本效益方面的吸引力还不够大，在现有中央供暖设备上安装 IREC 的能力降低了那些希望采用更可持续、更节能的冷却方法的人的进入门槛.

该实验还进行了多项测试，以确定辐射和蒸发冷却技术在各种条件下的效果如何，例如室内和室外使用，甚至用于人体以帮助冷却。

在人体皮肤上，IREC 模仿人体在炎热条件下必须保持凉爽的汗水反应，可以帮助将身体冷却 13º C 超过 12 小时。这项技术的广泛应用不仅用于商业用途，而且用于个人用途，这使得它对研究人员继续开发和简化大规模生产过程更具吸引力。

寻找既经济又节能的冷却方法将继续是一个挑战，特别是要使它们能够负担得起并大规模使用。理想情况下，一旦原型被简化和优化，研究人员希望看到这种集成冷却技术在商业上可用于“绿色”建筑和工业存储设施。

清华大学机械工程系和化学系的姚厚泽、程虎虎、廖启华、郝轩章、朱凯轩、胡亚杰和曲良体对这项研究做出了贡献。

国家自然科学基金、摩擦学国家重点实验室、清华-佛山创新专项基金以及清华大学郭强研究院的资助使这项研究成为可能。