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科技新知
不開冷氣屋子也能降溫，「輻射冷卻系統」可省下空調用電達 20%
- 發佈日期:2017/9/8
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：1803次
作者 Emma Lin | 發布日期 2017 年 09 月 07 日 22:45
我們大多數人或許都聽過太陽能熱水器，但現在可能有一種反太陽能水冷卻器，來自美國史丹佛大學團隊的最新研究開發，這項技術讓一棟兩層樓建築的空調用電成本節省高達 20%。研究人員樂觀地說，未來該技術很快就可以廣泛應用於傳統空調和冷卻系統上。
這群來自史丹佛大學的工程師，其實已於 2014 年展示過一種光學散熱面板，稱為輻射天空冷卻（radiative sky cooling）技術，他們利用特殊的光子輻射冷卻（photonic radiative cooling）材料直接將 97% 的太陽光反彈、將建築物內部結構的熱紅外光以特定波長反射回外太空。當時主要研究人員之一阿斯沃斯‧拉曼（Aaswath Raman）就曾說，未來這世界可能不再需要依賴由電力系統冷卻的空調設備，只差他們思考如何將建築物內部的熱紅外光有效傳導到外部面板。
現在，同一個團隊突破重圍，實現研究進化版，利用流經面板系統的水來冷卻整棟建築物的溫度，整體過程完全不插電演出。拉曼表示，這次研究是基於 2014 年的技術再延伸，他們在屋頂上放置 4 塊面積為 0.05 坪（2 平方英尺）的反光材料面板，然後利用這項技術讓面板底下快速流動的液體（自來水）降溫，3 天時間內，水溫持續降得比周遭環境溫度還要低 5℃。
接著他們再進一步透過建模展示發現，如果用這項技術來代替傳統的蒸氣壓縮系統，可以使一棟位於乾燥氣候（如美國拉斯維加斯）的兩層辦公樓，其夏天冷卻系統的耗電量減少將近 21%（14.3MWh）。
據估計，冷卻系統消耗全球發電量 15%，佔全球溫室氣體排放量的 10%，等到了 2050 年，冷卻需求將增漲十倍，因此，如何提高冷卻系統的效率將是 21 世紀能源挑戰的關鍵一戰。團隊領導人史丹佛大學電機工程學系教授范汕洄（Shanhui Fan）等人樂觀認為，這項技術很快就可以廣泛應用於傳統空調和冷卻系統。現在，研究人員正努力嘗試將面板與空調、冷藏系統相結合，而新技術對數據中心和太陽能電池的降溫都是一大賣點。
團隊在 2015 年也已將輻射天空冷卻技術應用在太陽能電池的散熱塗層，試圖解決長期困擾太陽能電池產業的問題：當太陽能電池越來越熱，把光子轉換成有用電力的效率就會越低。他們在電池上覆蓋一層超薄塗料，一面讓電池持續吸收可見光轉換能量，一面把不可見的熱紅外光輻射掉，降溫效果達到 5℃ 以上。這對於一個轉換效率已經達 20% 的矽晶太陽能電池來說，還可再提升效能達 1% 以上。
Stanford professor tests a cooling system that works without electricity
Stanford engineers invent transparent coating that cools solar cells to boost efficiency
Stanford engineers invent high-tech mirror to beam heat away from buildings into space
（首圖來源：Aaswath Raman／史丹佛大學）
我們大多數人或許都聽過太陽能熱水器，但現在可能有一種反太陽能水冷卻器，來自美國史丹佛大學團隊的最新研究開發，這項技術讓一棟兩層樓建築的空調用電成本節省高達 20%。研究人員樂觀地說，未來該技術很快就可以廣泛應用於傳統空調和冷卻系統上。
這群來自史丹佛大學的工程師，其實已於 2014 年展示過一種光學散熱面板，稱為輻射天空冷卻（radiative sky cooling）技術，他們利用特殊的光子輻射冷卻（photonic radiative cooling）材料直接將 97% 的太陽光反彈、將建築物內部結構的熱紅外光以特定波長反射回外太空。當時主要研究人員之一阿斯沃斯‧拉曼（Aaswath Raman）就曾說，未來這世界可能不再需要依賴由電力系統冷卻的空調設備，只差他們思考如何將建築物內部的熱紅外光有效傳導到外部面板。
現在，同一個團隊突破重圍，實現研究進化版，利用流經面板系統的水來冷卻整棟建築物的溫度，整體過程完全不插電演出。拉曼表示，這次研究是基於 2014 年的技術再延伸，他們在屋頂上放置 4 塊面積為 0.05 坪（2 平方英尺）的反光材料面板，然後利用這項技術讓面板底下快速流動的液體（自來水）降溫，3 天時間內，水溫持續降得比周遭環境溫度還要低 5℃。
接著他們再進一步透過建模展示發現，如果用這項技術來代替傳統的蒸氣壓縮系統，可以使一棟位於乾燥氣候（如美國拉斯維加斯）的兩層辦公樓，其夏天冷卻系統的耗電量減少將近 21%（14.3MWh）。
據估計，冷卻系統消耗全球發電量 15%，佔全球溫室氣體排放量的 10%，等到了 2050 年，冷卻需求將增漲十倍，因此，如何提高冷卻系統的效率將是 21 世紀能源挑戰的關鍵一戰。團隊領導人史丹佛大學電機工程學系教授范汕洄（Shanhui Fan）等人樂觀認為，這項技術很快就可以廣泛應用於傳統空調和冷卻系統。現在，研究人員正努力嘗試將面板與空調、冷藏系統相結合，而新技術對數據中心和太陽能電池的降溫都是一大賣點。
團隊在 2015 年也已將輻射天空冷卻技術應用在太陽能電池的散熱塗層，試圖解決長期困擾太陽能電池產業的問題：當太陽能電池越來越熱，把光子轉換成有用電力的效率就會越低。他們在電池上覆蓋一層超薄塗料，一面讓電池持續吸收可見光轉換能量，一面把不可見的熱紅外光輻射掉，降溫效果達到 5℃ 以上。這對於一個轉換效率已經達 20% 的矽晶太陽能電池來說，還可再提升效能達 1% 以上。
Stanford professor tests a cooling system that works without electricity
Stanford engineers invent transparent coating that cools solar cells to boost efficiency
Stanford engineers invent high-tech mirror to beam heat away from buildings into space
（首圖來源：Aaswath Raman／史丹佛大學）
