辐射致冷系统装置的实验研究

　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，空调能耗占社会总能耗的比例迅速增大。传统的空调技术不仅耗能高，而且采用的氟氯烃工质对臭氧层造成破坏。因此，迫切需要开发出新的低耗能、无污染的致冷技术。辐射致冷技术利用地球表面和宇宙空间(或高层大气)之间的巨大温差，使地面上的热量以电磁波的形式辐射到外太空，实现致冷降温的目的。该技术只需消耗很少的能量来实现致冷降温，因此具有巨大的应用前景[1]。

　　国外从1960年代开始研究辐射致冷[2-5]，国内从1980年代开始类似的研究[6,7]。在辐射致冷的应用方面，Michell和Biggs[2]建立了以tedlar板(一层特制的聚四氟乙烯板)覆盖屋顶的房子，在环境温度为10℃，室内温度为5℃?，测得有效致冷功率为22W/m²。Erell和Etzion[4]等研制了结合太阳能平板集热器的屋顶水池致冷系统，分析了辐射致冷的潜能。Hamza和Ali[5]用水流过辐射致冷器测量有效致冷功率。江晴、李戬洪[6,8]等研制了聚酯薄膜衬镜面不锈钢辐射体，在晴朗的夜晚，其温度比环境温度低8℃。马一平、赵彪、李远珊等[7,9]根据红外发射光谱提出了几种可用于辐射致冷的材料并且进行了对比实验，得到6℃~8℃的温降。芮智刚、左然[10]等对几种常用的辐射材料进行了对比实验，发现在晴朗的夜间，以PET薄膜为辐射体，其表面最低可降温11℃，连续抽气的出口温差最大为4.7℃。可见，辐射致冷已显示出明显的实际意义，特别是用建筑物的被动式降温。

　　到目前为止，有关辐射致冷的实验大都是有关辐射体材料与装置组合的静态试验，结合流动介质的研究还很少。而要将辐射致冷技术应用于建筑物的连续降温，就必须利用一种流动介质来交换热量。为此，在芮智刚等[10]研究的基础上，针对以空气作为冷媒介质的辐射致冷实验装置做了一些改进，并进行了相关实验和计算，目的是为辐射致冷用于实际建筑物的夏季致冷提供理论和实验依据。

　　1 辐射致冷系统原理

　　辐射致冷系统主要由三部分组成：辐射体，透明盖板和保温材料，如图1 所示。通常辐射体与透明盖板有两种组合方式：

　　1)选择性透明盖板与全辐射体的组合。该组合要求盖板本身具有选择性，即对8µm~13µm波段的红外辐射透过率很高，而对其余波段的辐射具有高反射率。由于盖板将8µm~13µm波段以外的辐射“过滤掉”，辐射体不需具有选择性，只要有高发射率即可。辐射体在8µm~13µm波段发射的热辐射，透过盖板传送到外空间，使自身温度降低。

　　2)全透明盖板与选择性辐射体的组合。该组合要求透明盖板对全波段的辐射均有良好的透过率，而辐射体本身具有理想的选择性辐射特性，即对红外长波有很强的辐射能力，而对太阳短波有很高的反射率。当这种组合体置于天空下?，白天来自太阳的短波辐射被反射回外太空，而夜晚辐射体本身发射的8µm~13µm的红外长波透过盖板向空间传送。由于向外辐射的热量多于吸收的热量，故辐射体温度降低。