天空辐射制冷技术发展现状与展望

天空辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”波段(主要在8～13μm)向宇宙发射红外辐射以实现自身降温的过程。作为一种无需能量输入的制冷技术,天空辐射制冷可为应对能源危机及全球变暖提供一种新的思路。从发展历程看,传统的辐射制冷技术应用仅限于夜间。近年来,随着纳米光子学及超材料领域的发展,日间辐射制冷技术的优势已经得到验证。本文对天空辐射制冷技术的发展现状进行了回顾,涉及基本原理、材料与结构,分析了其潜在应用前景,并重点讨论了该技术当前研究与应用中面临的挑战。在能源形势与环境问题日益严峻的今天,探索天空辐射制冷技术在不同场景的应用,如建筑节能、减轻城市热岛效应、缓解水资源短缺、提高光伏发电效率等,有望助力我国的碳达峰、碳中和事业发展。     

天空辐射制冷规模化应用对我国建筑的减碳作用研究

建筑的节能和可再生能源利用是实现碳达峰、碳中和目标的关键一步。天空辐射制冷作为无需额外能耗、无需制冷剂的制冷技术，对于实现建筑节能、降低碳排放具有重要意义。为此，本文研究了天空辐射制冷技术应用于我国既有建筑后的减碳作用预期，即降低建筑运行阶段碳排放的潜力。以统计年鉴为依据，获得目前我国建筑总存量面积及各省不同建筑类型存量面积。对9种典型建筑类型分别按节能标准建模，并在我国各省分别选取气象站的典型气象年数据，利用建筑能耗模拟工具EnergyPlus计算获得各省不同建筑类型在建筑运行阶段的碳排放基准值及应用天空辐射制冷技术后的减碳量、减碳率，其中居住建筑和工业建筑具有较高的平均减碳率。分析了应用后减碳率的空间分布，结果表明：按气候区划分的平均减碳率为严寒地区4.92%,寒冷地区8.11%,夏热冬冷地区10.71%,夏热冬暖地区10.92%,温和地区16.77%。综合全国年总减碳量可达2.30亿t CO₂,占建筑运行碳排放的10.90%,占能源总碳排放的2.39%,对于我国实现双碳战略目标的预期贡献巨大。