日间辐射制冷与太阳能采暖一体化近年来,可持续能源开发已成为研究的一大课题。太阳能供暖和日间辐射制冷的结合有可能建立一种竞争战略,以缓解当前的环境和能源问题。据报道,关于日间辐射冷却和太阳能加热相结合的几项研究可以提高能源利用效率。然而,大多数集成仍然具有较低的太阳能/中红外光谱调节范围、低加热/冷却性能和较差的稳定性。为了进一步推广该技术的实际应用,本文总结了当前通过开关模式(包括电气、热响应和机械法规)和协作模式集成日间辐射冷却和太阳能加热的最新进展、技术特点、瓶颈和未来机遇。编译 陈讲运
随着日间辐射制冷的发展,近年来已有许多将太阳能加热与日间辐射制冷相结合的研究报道。我们系统地总结了通过切换(包括电气调节、热响应和机械调节)和协作模式将太阳能加热和日间辐射冷却相结合的背景、进展和挑战。随后,下面列出了一些展望。
(1)由于长光谱(从可见到中红外)透明导电电极不容易获得,沉积结构与性能之间的关系尚不清楚,同时实现太阳和红外光谱的有效调节仍然具有挑战性168体育官网。提高监管范围(或绩效)是亟待解决的瓶颈。此外,电调节往往需要有机电解质,其在高温加热状态下的稳定性仍需进一步测试和设计。
(2)VO2和水凝胶材料主要用于热响应性。由于VO2相变过程中没有明显的颜色变化,因此很难控制VO2的太阳能光谱。水凝胶的挑战在于,没有办法调节它们的红外发射。需要创新的策略,包括材料、结构和设备设计来解决这些问题。
(3)有效可编程仪表级设备用于机械调节的报告证明了现实世界应用的潜力。在实际应用之前,必须考虑材料和设备的耐用性及其应用边界条件(如经济性、不同气候和建筑类型)。此外,基于卷到卷和Janus方法的几种技术值得进一步研究。
(4)合作模式尚处于概念验证阶段。由于光和热管理效率低下,同时保证高效的加热和冷却性能是一个挑战。设计具有高太阳光吸收和中红外透射率的材料,设计更好的结构来分离加热和冷却效果,是解决这一问题的有希望的策略。此外,创新和协作模式也是必不可少的。
(5)为了成功应用,必须针对不同的气候环境仔细计算双模态的边界条件和节能效果。实例包括切换次数对节能的影响、切换能耗与维护状态能耗的关系、各种条件下建筑物的能耗。