自适应式智能热色膜,具有全年辐射冷却和太阳能加热的快速响应
Xueping Sun1, Yipeng Wu1, Shaochun Tang1
1National Laboratory of Solid State Microstructures, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|November 23, 2024
概括
本研究介绍了一种全新的热色多孔薄膜 (TMRC),用于全年建筑热管理. TMRC材料提供了自适应的被动辐射冷却和太阳能吸收加热,减少了18%的能源消耗.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 建筑的能源效率 建筑的能源效率
- 热管理 热管理
背景情况:
- 节能建筑需要有效的被动辐射冷却 (PRC) 和太阳能吸收加热 (SAH) 材料.
- 现有的PRC和SAH材料很难适应季节性温度波动.
- 存在对提供冷却和加热功能的材料的需求,用于全年热调节.
研究的目的:
- 设计和制造一种新的热色多孔薄膜 (TMRC),具有适应温度的SAH和PRC性能.
- 为建筑物实现全年辐射冷却和太阳能供暖,使其"冬天温暖,夏天凉爽".
- 评估TMRC的性能,节能潜力和耐用性.
主要方法:
- 制造含有热色粒子的热色多孔薄膜 (TMRC).
- 描述TMRC的热色特性,包括太阳反射率调制和颜色变化.
- 在不同温度下的性能评估,包括辐射冷却和太阳能加热功能.
- 能源消耗模拟将TMRC与传统涂层进行比较.
主要成果:
- TMRC 显示了太阳反射率的超宽调节 (86.1% 到 13.3%) 和随温度的可逆色变.
- 在22°C以上的环境温度下,TMRC在辐射冷却模式下运行.
- 在低于22°C的温度下,由于太阳能吸收性高,TMRC可使加热增加6.5°C,反应时间快40秒.
- 模拟显示TMRC可以在中度地区将建筑能耗降低高达18%.
- TMRC表现出优异的自我清洁和抗UV衰老能力.
结论:
- 开发的TMRC为全年建筑热管理提供了一个有前途的解决方案.
- 这种材料提供了自适应的被动辐射冷却和太阳能吸收加热,大大降低了能源消耗.
- 低成本,可扩展的制造技术和材料耐用性使TMRC成为可持续建筑的可行选择.
