Что такое радиационное охлаждение
СОДЕРЖАНИЕ
Земное радиационное охлаждение
Механизм
Инфракрасное излучение может проходить через сухой чистый воздух в диапазоне длин волн 8–13 мкм. Материалы, которые могут поглощать энергию и излучать ее в этих длинах волн, обладают сильным охлаждающим эффектом. Материалы, которые также могут отражать 95% или более солнечного света в диапазоне от 200 нанометров до 2,5 мкм, могут охлаждаться даже под прямыми солнечными лучами.
Энергетический бюджет Земли
Система Земля-атмосфера использует радиационное охлаждение для излучения длинноволнового ( инфракрасного ) излучения, чтобы сбалансировать поглощение коротковолновой (видимого света) энергии Солнца.
Конвективный перенос тепла и испарительный перенос скрытого тепла важны для отвода тепла от поверхности и его распределения в атмосфере. Чистый перенос излучения более важен выше в атмосфере. Суточные и географические колебания еще больше усложняют картину.
Ночное охлаждение поверхности
Оценка Кельвином возраста Земли
Термин радиационное охлаждение обычно используется для локальных процессов, хотя те же принципы применимы к охлаждению в течение геологического времени, которое впервые было использовано Кельвином для оценки возраста Земли (хотя его оценка игнорировала значительное количество тепла, выделяемого при распаде радиоизотопа, неизвестно в то время, и эффекты конвекции в мантии).
Астрономия
Приложения
Ночное производство льда в ранней Индии и Иране
В Индии до изобретения технологии искусственного охлаждения производство льда путем ночного охлаждения было обычным явлением. Аппарат состоял из мелкого керамического лотка с тонким слоем воды, установленного на открытом воздухе с ясным освещением ночного неба. Дно и борта утеплили толстым слоем сена. В ясную ночь вода теряла тепло за счет излучения вверх. При условии, что воздух был спокойным и не выше нуля, теплоотдача от окружающего воздуха за счет конвекции была достаточно низкой, чтобы вода могла замерзнуть. Похожая техника использовалась в Иране.
Архитектура
Наиболее распространенными радиационными охладителями зданий являются белые покрытия для холодных крыш, которые имеют коэффициент отражения солнечного света до 0,94 и коэффициент теплового излучения до 0,96. Солнечная отражательная способность красок возникает из-за оптического рассеяния диэлектрическими пигментами, внедренными в полимерную краску, в то время как тепловая эмиссия возникает из-за полимерной смолы. Однако, поскольку типичные белые пигменты, такие как диоксид титана и оксид цинка, поглощают ультрафиолетовое излучение, коэффициент отражения солнечного света у красок на основе таких пигментов не превышает 0,95.
Другие известные стратегии радиационного охлаждения включают диэлектрические пленки на металлических зеркалах и полимерные или полимерные композиты на серебряных или алюминиевых пленках. В 2015 году сообщалось о посеребренных полимерных пленках с коэффициентом отражения солнечного света 0,97 и тепловым излучением 0,96, которые остаются на 11 ° C ниже, чем коммерческие белые краски под солнцем середины лета. Исследователи изучали конструкции с диэлектрическими частицами диоксида кремния или карбида кремния, встроенными в полимеры. которые являются полупрозрачными в солнечном диапазоне волн и излучающими в инфракрасном диапазоне. В 2017 году сообщалось о примере этой конструкции с резонансными полярными микросферами диоксида кремния, случайно встроенными в полимерную матрицу. Материал прозрачен для солнечного света и имеет коэффициент излучения инфракрасного излучения 0,93 в окне пропускания инфракрасного излучения в атмосферу. При нанесении серебряного покрытия материал достиг полуденной мощности радиационного охлаждения 93 Вт / м 2 под прямыми солнечными лучами, а также высокопроизводительного и экономичного производства с рулона на рулон.
Тепловые экраны
радиационное охлаждение
Полезное
Смотреть что такое «радиационное охлаждение» в других словарях:
радиационное охлаждение — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN radiation cooling … Справочник технического переводчика
радиационное охлаждение — Понижение температуры земной поверхности или атмосферы вследствие отрицательного радиационного баланса … Словарь по географии
радиационное охлаждение — spinduliuojamasis aušinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cooling by radiation; radiant cooling; radiational cooling vok. Strahlungskühlung, f rus. охлаждение излучением, n; радиационное охлаждение, n pranc. refroidissement par… … Fizikos terminų žodynas
радиационное охлаждение ЖРД — Наружное охлаждение ЖРД, осуществляемое излучением тепла в окружающее пространство. [ГОСТ 17655 89] Тематики двигатели ракетные жидкостные … Справочник технического переводчика
радиационное охлаждение солнечных энергоустановок — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN solar radiative cooling … Справочник технического переводчика
ОХЛАЖДЕНИЕ ПУЧКОВ — заряженных частиц уменьшение фазового объёма, занимаемого частицами пучка в накопителе, за счёт к. л. механизма диссипации. (Согласно Лиувилля теореме, в механич. системе без диссипации фазовый объём сохраняется.) Охлаждениепучка позволяет… … Физическая энциклопедия
охлаждение излучением — spinduliuojamasis aušinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cooling by radiation; radiant cooling; radiational cooling vok. Strahlungskühlung, f rus. охлаждение излучением, n; радиационное охлаждение, n pranc. refroidissement par… … Fizikos terminų žodynas
Радиационное затухание — сокращение амплитуды поперечных бетатронных колебаний заряженной частицы в циклическом ускорителе, а также эмиттанса пучка частиц, связанное с синхротронным излучением. Поскольку интенсивность синхротронного излучения очень сильно зависит от… … Википедия
ГОСТ Р 54264-2010: Воздушный транспорт. Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Методы и процедуры противообледенительной обработки самолетов. Общие требования — Терминология ГОСТ Р 54264 2010: Воздушный транспорт. Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Методы и процедуры противообледенительной обработки самолетов. Общие требования оригинал документа: 3.1 активное образование… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Балыкин, Виктор Иванович — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Балыкин. Балыкин Виктор Иванович (род. 1 января 1947) российский физик, профессор, доктор физико математических наук, заведующий лабораторией лазерной спектроскопии Института… … Википедия
Радиационное охлаждение
Механизм
Инфракрасное излучение может проходить через сухой чистый воздух в диапазоне длин волн 8–13 мкм. Материалы, которые могут поглощать энергию и излучать ее в этих длинах волн, обладают сильным охлаждающим эффектом. Материалы, которые также могут отражать 95% или более солнечного света в диапазоне от 200 нанометров до 2,5 мкм, могут охлаждаться даже под прямыми солнечными лучами. [2]
Энергетический бюджет Земли
Система Земля-атмосфера использует радиационное охлаждение для излучения длинноволнового ( инфракрасного ) излучения, чтобы сбалансировать поглощение коротковолновой (видимого света) энергии Солнца.
Конвективный перенос тепла и испарительный перенос скрытого тепла важны для отвода тепла от поверхности и его распределения в атмосфере. Чистый перенос излучения более важен выше в атмосфере. Суточные и географические колебания еще больше усложняют картину.
Ночное охлаждение поверхности
Оценка Кельвином возраста Земли
Термин радиационное охлаждение обычно используется для локальных процессов, хотя те же принципы применимы к охлаждению в течение геологического времени, которое впервые было использовано Кельвином для оценки возраста Земли (хотя его оценка игнорировала значительное количество тепла, выделяемого при распаде радиоизотопа, неизвестно в то время, и эффекты конвекции в мантии).
Ночное производство льда в ранней Индии и Иране
В Индии до изобретения технологии искусственного охлаждения производство льда путем ночного охлаждения было обычным явлением. Аппарат состоял из неглубокого керамического лотка с тонким слоем воды, установленного на открытом воздухе с ясным освещением ночного неба. Дно и борта утеплили толстым слоем сена. В ясную ночь вода теряла тепло за счет излучения вверх. При условии, что воздух был спокойным и не слишком сильно превышал температуру замерзания, приток тепла из окружающего воздуха за счет конвекции был достаточно низким, чтобы вода могла замерзнуть. [5] [6] Подобный метод использовался в Иране. [7]
Архитектура
Наиболее распространенными радиационными охладителями зданий являются белые покрытия для холодных крыш, которые имеют коэффициент отражения солнечного света до 0,94 и коэффициент теплового излучения до 0,96. [10] Солнечная отражательная способность красок возникает из-за оптического рассеяния диэлектрическими пигментами, внедренными в полимерную краску, а тепловая эмиссия возникает из-за полимерной смолы. Однако, поскольку типичные белые пигменты, такие как диоксид титана и оксид цинка, поглощают ультрафиолетовое излучение, коэффициент отражения солнечного света у красок на основе таких пигментов не превышает 0,95.
Другие известные стратегии радиационного охлаждения включают диэлектрические пленки на металлических зеркалах [13] и полимерные или полимерные композиты на серебряных или алюминиевых пленках. [14] Посеребренные полимерные пленки с коэффициентом отражения солнечного света 0,97 и тепловым излучением 0,96, которые остаются на 11 ° C ниже, чем коммерческие белые краски под солнцем середины лета, были опубликованы в 2015 году. [15] Исследователи изучали конструкции с диэлектрическим диоксидом кремния или Частицы карбида кремния, встроенные в полимеры, которые являются полупрозрачными в солнечных длинах волн и излучающими в инфракрасном диапазоне. [16] [17] В 2017 году сообщалось о примере этой конструкции с резонансными полярными микросферами кремнезема, случайно встроенными в полимерную матрицу. [18] Материал прозрачен для солнечного света и имеет коэффициент излучения инфракрасного излучения 0,93 в окне пропускания инфракрасного излучения в атмосферу. При нанесении серебряного покрытия материал достиг полуденной мощности радиационного охлаждения 93 Вт / м 2 под прямыми солнечными лучами, а также высокопроизводительного и экономичного производства с рулона на рулон.
Тепловые экраны
Система радиационного охлаждения работает без электричества и отдает тепло в космос
Все кондиционеры и другие системы охлаждения являются одними из крупнейших потребителей электроэнергии, поэтому поиск способов пассивного охлаждения зданий имеет особенно важное значение в условиях борьбы за климат на Земле. Исследователи из университета Буффало разработали прототип гибридного устройства, способного не только резко охлаждать здания без использования электричества, но и улавливать солнечную энергию для нагрева воды. О разработке пишет журнал Cell Reports Physical Science.
Читайте «Хайтек» в
Системы радиационного охлаждения поглощают тепло из комнаты или здания и излучают его в инфракрасных волнах в сторону неба. На этих длинах волн атмосфера Земли «невидима» для излучения, а это означает, что ничто не мешает теплу выходить прямо в холод космического пространства.
В этих устройствах используются панели из материалов, способных поглощать и излучать тепло. Логичный способ сориентировать эти панели с тепловым излучателем — то есть повернуть одну сторону в небо, как солнечная панель, но команда нового исследования утверждает, что это не самый эффективный метод. Панели излучают тепло с обеих сторон, поэтому в этом положении часть тепла излучается обратно на землю.
Для нового дизайна исследователи из университета Буффало переместили тепловой излучатель так, чтобы тепло могло собираться с обеих сторон и передаваться в космос. Для этого они расположили термоэмиттер вертикально между парой зеркал, расположенных в форме буквы V. Затем эти зеркала отражают инфракрасные волны вверх — в небо.
«Поскольку тепловое излучение от обеих поверхностей центрального теплового излучателя отражается в небо, локальная плотность мощности охлаждения на этом излучателе удваивается, что приводит к рекордному снижению температуры», — говорит Цяоцян Ган, ведущий автор исследования.
В ходе экспериментов команда показала, что устройство способно снизить температуру внутри испытательной установки более чем на 12 °C под прямыми солнечными лучами и более чем на 14 °C в имитируемом ночном времени.
Зеркала сделаны из 10 тонких слоев серебра и диоксида кремния и разработаны таким образом, чтобы избирательно подходить к работе с разными длинами волн. Они отражают средние инфракрасные волны от излучателя, поглощая видимые и ближние инфракрасные волны солнечного света. Это не дает солнечному теплу нейтрализовать охлаждающий эффект, повышая эффективность.
Кроме того, тепло, поглощаемое зеркалами, может быть использовано с пользой — команда использовала его для нагрева воды до 60 °C.
Россиян предупредили о начале радиационного охлаждения
Фото: Илья Наймушин / РИА Новости
Научный руководитель Гидрометцентра Роман Вильфанд раскрыл причины аномального похолодания в центральной части России и предупредил о начале радиационного охлаждения. Об этом он рассказал в беседе с «Российской газетой».
По его данным, холода будут связаны с тем, что в понедельник, 8 февраля, начнет расти давление и установится антициклональный характер погоды. Кроме того, к этим факторам прибавится процесс радиационного охлаждения. «К радиоактивности это никакого отношения не имеет. Просто при малооблачной погоде — при отсутствии облачного «одеяла» — начнется выхолаживание подстилающей поверхности, то есть земля станет отдавать даже через снег свое тепло. Это приведет к выхолаживанию приземного слоя воздуха», — объяснил метеоролог.
Синоптик добавил, что на выходных из-за влажности и ветра скоростью 6-11 метров в секунду ощущение холода усилится. Однако со следующей недели, когда погода хоть и станет очень морозной, ощущения при нахождении на улице будут другие. Влажность уже будет небольшой, также появится солнце, в связи с чем на улице уже не будет так дискомфортно.
Ранее Вильфанд рассказал россиянам о продолжительности аномальных холодов, которые ожидаются в Центральной России. По словам синоптика, холодной будет вся следующая неделя, резкого повышения температуры не ожидается. Температура воздуха будет на семь градусов ниже нормы уже в воскресенье, в понедельник-вторник аномалия увеличится до восьми градусов. По ночам ожидается до 20-25 градусов ниже нуля, днем — минус 13-18 градусов.