2023年11月27日，中南大学陈梅洁副教授在清华大学主办的高起点新刊Nano Research Energy上发表题为“Radiative-coupled evaporative cooling: Fundamentals, development, and applications”的最新综述。
随全球能源危机严重影响了世界经济、环境和安全。当今世界，建筑物总耗电量的近20%来自全球冷却需求。对空间冷却的需求不断增加，给各国的电网带来了压力，导致碳排放量增加和城市温度升高。与传统空调相比，被动冷却通过减少运行期间的电力消耗和能源来源多样化，而成为一种可行的解决方案。
辐射冷却（RC）和蒸发冷却（EC）是两种主要的被动冷却技术。RC反射太阳辐射，同时通过长波红外（LWIR）大气窗口（~8-13 μm）向外太空发射热辐射。RC器件包括中红外（MIR）发射器和中红外透明材料。前者可以独立使用，而后者则需要具有高红外发射率的基板。
EC利用气液相变过程中的汽化潜热进行冷却，主要分为三类：直接/间接蒸发冷却（DEC/IEC）、大气集水式蒸发冷却（AWH-EC）。独立RC会受到天气条件和本征制冷功率的影响，而独立EC需要消耗大量水资源，且结构复杂。相较之下，辐射耦合蒸发冷却（REC）提供了适合各种应用的多功能且可持续的冷却解决方案。
图1.三种辐射耦合蒸发冷却（REC）的示意图。(a) 辐射耦合散装水蒸发冷却（REC-BW）(b) 辐射耦合汗水蒸发冷却（REC-P）。(c) 辐射耦合吸附水蒸发冷却（REC-SW）。
在这篇综述中，作者总结了辐射耦合蒸发冷却（REC）的理论基础和数学模型，并将REC分为三大类（图1）：散装水REC（REC-BW）、汗水REC（REC-P）和吸附水REC（REC-SW）。此外，作者探索了从工业流程到个人热管理的一系列应用，并研究了每种REC方法的优势和挑战。
- REC-BW可以在工业冷却过程中节约水资源，但其消耗大量的分散的水资源，限制了它在缺水地区的应用。尽管REC-BW似乎与现有的空间冷却系统兼容，但商业实践尚未得到证明。
- REC-P为可穿戴电子产品和纺织品提供了创新解决方案。同时，REC-P也面临着平衡辐射冷却和水分管理、提高穿着舒适度和满足审美需求的挑战。
- REC-SW的普适性使其适用于食品保鲜和便携冷却设备。未来，REC-SW需要进一步优化大气集水和多层结构设计，并在冷却温降、工作时间和循环能力中寻得平衡。
为了解决REC面临的挑战，我们需要建立预测模型，统一测量标准，并将多学科知识、多种冷却方式相结合（图2）。
图2.辐射耦合蒸发冷却的应用与展望
REC的重要性在于最大限度地减少冷却技术对环境的影响。通过解决REC带来的挑战，我们可以释放REC的变革潜力，并为变暖世界中的可持续冷却技术做出贡献。
第一作者：Li Yu
通讯作者：陈梅洁副教授
通讯单位：中南大学
相关论文信息：
论文原文在线发表于Nano Research Energy，点击“阅读原文”查看论文
论文标题：
Radiative-coupled evaporative cooling: Fundamentals, development, and applications
论文网址：
https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120107
DOI：10.26599/NRE.2023.9120107
论文引用：
Yu L, Huang Y, Li W, et al. Radiative-coupled evaporative cooling: Fundamentals, development, and applications. Nano Research Energy, 2023, https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120107
本文来自Nano Res Energy，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
