智慧屋頂塗層:能在夏季反射熱量,在冬季阻擋熱量流失
獲悉,來自伯克利實驗室的工程師們開發出了一種可根據天氣情況使建築物保持更暖或更涼爽的屋頂塗料。 當天氣溫暖時,該材料會反射陽光和熱量,但這種輻射冷卻在冬季會自動關閉從而減少供暖和製冷的能源使用。
輻射冷卻系統的工作原理是將熱輻射(即熱量)從建築物中吸引出來,然後發射到天空。 因為大氣對這些波長是透明的,所以熱量直接逃逸到了太空。 其他版本則使用反射表面如超白塗料將陽光和熱量反彈出去並使建築物保持低溫。
然而雖然這些系統可能在夏季很好地保持你的房子涼爽,但它們在冬季也會保持涼爽。 因此在新的研究中,該團隊開發了一種塗層,當水銀下降時可以自動切換到捕獲熱量。 他們稱這種材料為溫度適應性輻射塗層(TARC)。
這一技術的關鍵是一種叫做二氧化釩(VO2)的奇怪化合物。 2017年,該團隊發現了VO2的一個不尋常的特性–當它達到67°C時,該材料將導電而不導熱,這顯然違反了已知的物理學。
現在,該團隊已將這一怪癖應用於工作。 其想法是,當天氣變暖時該材料會吸收和發射熱紅外光,因此使其遠離建築物。 但當天氣涼爽時,這種材料對熱量是透明的,其允許它從太陽直接通過到建築物。
研究小組使用2平方釐米的TARC薄膜貼片對該設備進行了測試,並將其跟商業深色和白色屋頂材料的樣品進行了比較。 無線設備負責測量陽光直射和溫度的變化。
果然,TARC的效果出乎意料地好。 根據測量,無論天氣如何,TARC都能反射約75%的陽光,並且當環境溫度高於30°C時,它能將高達90%的熱量散發到天空。 當天氣冷卻到15°C以下時,TARC則反射出20%的熱量。
研究小組通過利用收集到的數據類比了TARC在美國大陸15個不同氣候區的全年工作情況並估計美國普通家庭使用TARC可以節省多達10%的電費。
研究人員表示,TARC還可以作為一種溫度調節材料用於汽車、電子產品、衛星,甚至帳篷或衣服的面料。
接下來,該團隊將使用更大的TARC原型進行實驗以測試它作為屋頂塗料的實用性。