研究人员最近着手对电厂和地面的热平衡有了更好的了解

2019-10-10 10:51:26

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一组研究人员着手更好地了解发电厂和表面(如定日镜或太阳能电池板)暴露于太阳(短波)和大气(长波)辐射下的热平衡。他们很快意识到,他们首先需要确定云层和相对湿度在大气对地球上常见温度的辐射透明性中起什么作用。

当要确定水的确切作用时,确定有多少热量可以排到外层空间以及有多少热量被大气辐射回地面非常重要。事实证明,存在于大气中的气相,液相和固相中的水不仅是主要因素,而且是唯一浓度迅速变化且垂直混合不充分的大气元素。

在AIP出版的《可再生和可持续能源杂志》中,该小组展示了他们创建的详细辐射冷却资源图,以帮助确定大规模部署被动冷却技术的最佳气候,而被动冷却技术依赖于温度和湿度的每日变化。

“我们使用了最近校准的相关性,实验数据和水汽和温度的地面值与天空发射率的模型,以绘制出我们可以最有效地将热量从地面排到外层空间的位置,” Carlos FM Coimbra说,机械与航空航天工程系主任。“由于涉及的物理过程,大气较干燥且天空最频繁的位置最适合部署被动冷却技术。”

科英布拉说,美国西南部地区显示出巨大的潜力,而“仅靠相对湿度的影响耗尽了这种冷库资源利用能力的其他地区则显示出较小的潜力”。“在具有巨大制冷潜力的地区,传统制冷技术(通常是电力需求的最高组成部分)的总能耗和相关的碳足迹可以大大减少。”

对于被动冷却表面的热光子设计领域,这项工作尤其重要。由于潜在的向天空散热的能力,近来引起了人们的关注。

他说:“自古以来,许多社会就利用寒冷的天空来获得好处。” “在沙漠地区,通常采用蒸腾冷却(一种蒸发方法)与被动辐射冷却到'冷'(干燥,晴朗)天空的巧妙组合来生产冰并使之不融化。”

具有特定辐射特性的表面设计的最新发展意味着可以在裸露的表面涂上油漆或其他表面处理方法(例如特殊设计的塑料),以显着提高这些表面在干燥,晴朗的天空条件下散热的能力。在白天或晚上。

科英布拉说:“用于集中式太阳能发电厂或空调系统的干式冷却冷凝器的设计将受益于反射太阳能选择性的能力,同时在光谱的红外部分强烈发射。” “但是这些策略在地球的特定季节和特定区域最有效。我们生活在以DNA为目标的药物时代,但我们仍在使用不一定适合不同地区需求的通用能源技术。现在是时候了重新思考我们部署这些有影响力的技术的方式。”

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