加州大学洛杉矶分校研发新技术实现户外高效降温
2025-07-16 09:35
来源:加州大学洛杉矶分校
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加州大学洛杉矶分校一组工程师与研究人员开发出新技术,可使室外温度降低10华氏度,同时保障安全并维持开放空间感。

圣费尔南多现场测试期间,热像仪拍摄的冷却结构内部图像。图片来源:拉曼实验室/加州大学洛杉矶分校

由加州大学洛杉矶分校主导的这项研究发表于《自然可持续性》杂志,展示了一种利用辐射制冷的新方法。此前,辐射制冷依赖隧道等黑暗无窗空间,但会引发公共户外空间安全隐患。此次新方法结合水冷铝板与透明红外反射聚合物薄膜,既能高效制冷,又提供良好可视性,对城市社区居民至关重要。

随着气候变化,极端高温事件强度和频率上升,威胁户外活动人群安全。主动辐射冷却利用周围表面吸收空间热量,成为有前景的户外热舒适策略,因其可在远处冷却,避免了调节非受限空气的低效率。不过,辐射冷却结构要有效,多数内部表面需主动冷却,通常使用不透明面板,这引发实用性和安全性担忧,加州大学洛杉矶分校研究团队找到了解决办法。

该研究共同作者、加州大学洛杉矶分校萨缪尔利工程学院材料科学与工程副教授Aaswath Raman称,这种低成本、可扩展的设计是超越遮阳的实用方法,能帮助炎热天气下需待在户外的人,减轻地铁站、公园和广场等传统空调无法实现的室外场所负担。

这顶近10英尺长、10英尺宽的“帐篷”的内外。图片来源:拉曼实验室/加州大学洛杉矶分校

实地研究中,研究人员在加州大学洛杉矶分校校园和圣费尔南多跳蚤市场进行实验,当时两地温度均超80华氏度。团队建造了一个近10英尺乘10英尺的“帐篷”,包括半金属化薄聚合物薄膜制成的半透明红外反射墙、辐射冷却板制成的屋顶,以及三个铝板制成的水力辐射冷却板,冷水在铝板后流动使其主动冷却。为提高冷却效率,团队将面板内侧涂黑以吸收偶然热量,如结构内人员体温,半透明墙面让居住者可无遮挡看外部。

研究人员发现,该结构平均辐射温度约78华氏度(约25摄氏度),低于约84华氏度(约28摄氏度)的环境空气温度,也比人体因周围表面散热感受到的约90华氏度(约32摄氏度)的平均辐射温度低10多华氏度(约6摄氏度)。对站在冷却结构中的参与者调查显示,多数人感觉比单独站在阴凉处更凉爽、舒适。

“辐射温度”指人体感知温度与实际空气温度不同,如从沥青停车场走到草地和树下,空气温度不变但感觉更凉爽,因草地和树荫遮挡了周围表面辐射的热量,此效应启发研究人员寻找新散热方法。

该研究共同作者、加州大学洛杉矶分校城市规划和地理学副教授兼拉斯金创新中心副主任V. Kelly Turner表示,城市需将阴凉处视为基础设施,这种方便的设计可弥补阴凉不足,让人们在炎热天气户外感到舒适。该论文主要作者是加州大学洛杉矶分校萨缪尔利分校拉曼研究小组的博士生大卫·亚伯拉罕。

更多信息:David E. Abraham 等,《通过辐射冷却和红外反射墙实现高效的室外热舒适性》,《自然可持续性》(2025)

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