在热浪和能源危机的席卷之下,寻找可持续的楼宇制冷方法成为了一个热门话题。但其实,降温机会就近在眼前!那就是被动辐射冷却。毫不例外的是,傅立叶变换红外光谱法在此又发挥了重要作用。
遭热浪席卷的欧洲……
今夏的极端高温天气,简直是一场噩梦。不论是在工作场所,还是在家里,炎热剥夺了我们的注意力,使我们在夜间难以入眠。拥有空调的人可谓非常幸运。但不幸的是,这些系统的运行会消耗大量能源,而且受到能源危机的影响,电费飙升。空调不仅价格昂贵,其制冷剂还会危害环境。
因此,人们正在迫切寻求一种节能的楼宇制冷解决方案。
被动辐射冷却将太空视为一个近乎无限的能量库。
能量从物体上通过大气辐射出去。这种能量通过发射中红外(MIR)电磁波进行转移。地球楼宇和太空之间巨大的温度梯度将这一切化为了可能。
被动辐射冷却原理
猜猜被动辐射冷却最酷的地方是什么?那就是……被动!楼宇制冷不再需要输入额外的能量。这简直太棒了!难道不是吗?
来自表面的辐射发射是恒定的。因此,辐射能的净负变化对于冷却来说至关重要。在实操中,这意味着什么呢?
白天的入射日辐射通常大大超过对太空的辐射,这导致表面升温。因此,被动冷却大多在夜间使用,因为这时对太空的辐射要远远超过入射辐射。
尽管如此,该领域的研究仍在不断取得进展。新材料和技术的开发将有效的日间被动冷却变成可能。
而为了测试这些新材料的有效性,必须确认其热发射率。
为了达到最佳的冷却性能,这些材料必须满足特定的要求。除了高太阳反射率,在8-13 µm的红外区域具有高发射率也是必要的。这一点非常重要,因为在这个区域,几乎没有空气吸收红外线,这将削弱冷却效果。
使用布鲁克INVENIO光谱仪(以及其他布鲁克光谱仪),就可以测定发射率。为此,它可以配备A562积分球。积分球体中的光束转向反射镜会以15°的入射角,将来自INVENIO的入射光引导到样品上。
在这个角度下,就可以满足典型的发射率分析要求,即入射光必须接近垂直。这对减少极化效应而言非常重要。借助这种设置,就可以测量光谱半球反射率。通过使用基尔霍夫定律,最终可以确定光谱半球发射率。
用于测定发射率的布鲁克A562镀金积分球
为了在炎热的夏天保持凉爽,被动辐射冷却带来了一个环保的空调替代选择。傅立叶变换红外光谱仪有助于测定材料的发射率,从而进一步提高辐射冷却方法的效率。
如欲了解布鲁克傅立叶变换红外光谱仪是如何助力解决能源危机的,请查看这篇关于可再生能源的文章。
1. A.P. Raman, M.A. Anoma, L. Zhu, E. Rephaeli, S. Fan. Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight. Nature,(2014), 515, 540-544 10.1038/nature13883.
2. M.M. Hossain, M. Gu. Radiative cooling: principles, progress, and potentials. Adv. Sci., 3 (2016), p. 1500360, 10.1002/advs.201500360.
更多
便携式FTIR光谱仪在考古学中的应用
厂商
2024.09.19
古代人类骨骼FTIR分析
厂商
2024.09.12
Naarasneva测量站安装了新的研究设备——MIRO
厂商
2024.09.05
分享两个小助手
厂商
2024.08.21