通过遗传算法设计的白天辐射冷却器中的高度抑制的太阳吸收.

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 热力学是一种热力学.

背景情况:

• 被动辐射冷却为降低温度提供了一个可持续的解决方案,而无需能源消耗.
• 为了实现高效的白天辐射冷却,需要尽量减少太阳能热量的增加,同时最大限度地提高热辐射.
• 优化多层结构对于为特定的冷却应用量身定制光学性能至关重要.

研究的目的:

• 设计和制造一个选择性的多层发射器,用于高性能环保的白天被动辐射冷却.
• 通过材料和厚度优化,最大限度地降低太阳吸收率,最大限度地提高热发射率.
• 为了在阳光直射下证明次环境冷却,并评估其在白天循环中的性能.

主要方法:

• 利用遗传算法优化材料类型和多层结构中最多10层的厚度.
• 采用自定义的目标功能,以最大限度地减少0.3-2.5μm范围内的太阳吸收.
• 制造了设计的多层结构,并实验验证了其辐射冷却性能.

主要成果:

• 优化的结构在大气透明窗口 (8-13μm) 中实现了平均5.0%的太阳吸收率和平均86.0%的发射率.
• 在直接AM 1.5太阳辐射下,日间净冷却流量为84.8W m-2和70.6W m-2.
• 实验结果显示,在72小时周期中,平均温度降低3.1°C,最大降低6.0°C.

结论:

• 开发的选择性多层发射器可实现高效的环保白天被动辐射冷却.
• 对材料组成和层厚度的优化,为辐射冷却提供了对光学性能的增强控制.
• 这种方法为实现各种应用的高性能被动冷却解决方案提供了一个有希望的途径.