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研究人员已经成功地证明了一种相对简单的技术，可以为更便宜的住宅降温带来福音。
在美国，通过嵌入地板的管道循环热水已经成为一种常见的空间供暖方式。地板辐射供暖系统非常安静，几乎看不见，这些优点提出了一个很好的问题:为什么在夏天不能用同样的系统来给室内降温呢?
事实上，辐射冷却系统可用，但它们罕见。特别是在高湿度区域，辐射冷却具有固有的弱点。当水分升起的空气与在露点下方的表面接触时，水蒸气开始冷凝成液体，并且当冷凝表面是墙壁或可以导致各种问题的天花板时。
除了最干燥的气候，还需要一个专用的除湿系统，以限制冷凝。这使得辐射冷却相对少见。现在，一组研究人员提出了另一种解决凝结问题的方法，这种方法非常简单，对高湿、高温地区来说是一个潜在的突破。
在一个论文中9月1日发布美国国家科学院院刊，10名研究人员代表了几家机构概述了他们在新加坡的演示项目上的工作，即使湿度和温度高，也使人们感到舒适。
这个想法相对便宜，简单。实验“冷却馆”的表面在热透明膜（比2-MIL聚乙烯上更加异端）的情况下冷却，防止冷凝和不需要的空气冷却。他们说，这两个特征都是必要的，无需湿度控制就必须使用辐射冷却面板。
“辐射冷却技术缺乏广泛的商业应用是由于两种普遍持有的观点，”该研究称，“1)在潮湿环境中辐射冷却所需的低温会形成冷凝;2)冷的表面仍然会通过对流冷却邻近的空气，这限制了整体辐射冷却效果。”
这项工作是在传统空调系统能源消耗不断上升的时候进行的。如果消费者愿意重新思考关于“舒适”的真正含义的传统态度，辐射冷却有可能大幅降低制冷成本。
建立一个实验馆
研究人员在新加坡建造了一个中等大小的户外结构，其中一个低密度聚乙烯薄膜防止空气中的水分在面板上凝结，即使当它们被冷却到露点以下。这种薄膜并没有阻挡红外线能量，所以站在附近的人仍然可以感觉到他们正在降温。
该研究的主要作者埃里克·泰特尔鲍姆(Eric Teitelbaum)在电话中说，本地采购的聚乙烯没有什么奇特之处。塑料片厚50微米，约2密耳。他说:“我很肯定，新加坡的供应商通常会把它卖给制作购物袋的人。”“它基本上是一个垃圾袋，但有点高档。”
超过四分之三的受试者表示，尽管空气温度约为85华氏度(约摄氏38度)，相对湿度超过66%，但他们感到“令人满意”的凉爽。在这些情况下，大多数美国人都会选择使用空调恒温器。
通过面板循环的水冷却至约62°F。研究人员表示，即使露点超过74°F，它们也没有看到面板上的任何凝结。水的温度可以降低到约55°F而没有任何观察到的缩合。
“冷却面板在露点温度下方工作，但是通过对绵辐射透明的薄膜通过潮湿的空气绝缘，”研究人员说。“它成功使人们在超过30°C [86°F]和65％相对湿度的情况下感觉舒适，而无需修改人体周围循环的空气温度或湿度。”
想法是提出但从未研究过
该报告称，这个想法是首次提出近60年前的，但直到现在，从未建造或研究过全面的测试系统。
研究人员说，空气温度高并且表面的平均辐射温度较低的条件，因为冷却表面充当热交换器和凉爽的围绕空气。在新加坡实验中，市售的低密度聚乙烯通过对流阻止热传递。
通常，人们把舒适与机械空调联系在一起，机械空调依赖于空气温度、相对湿度和空气速度。
研究人员写道:“我们的目标是证明，如果辐射冷却与舒适冷却分离，它可以作为一种独立的传热机制来提供舒适。”
虽然人们经常依靠粉丝和自然通风来冷却，但随着空气温度和湿度上升，这变得越来越有效。实验的目的是表明，人们可以感到舒适地冷却，没有空气运动或空气的机械处理。
辐射冷却提供了一种分离或“去耦”的方法，或者“去耦”降低空气温度（显着负载）和降低湿度（潜伏），该过程通常在传统的AC设备中组合。然而，在热带地区，特别是，潜在负荷远高于对冷却的需求。
该研究称:“这项研究证明了辐射冷却的潜力，它可以在不影响空气的情况下创造舒适的环境。”
节能的潜力是实质性的 - 尽管没有直接在本集团的纸上拼写 - 因为具有冷却水的电源面板应比具有传统AC设备的冷却和除湿空气便宜得多。
“在潮湿的环境中，您希望看到最大的能源减少，”Teitelbaum在今年早些时候在普林斯顿撰写他的博士学位研究，通过电话表示。“这只是因为对于高达60％的压缩机的能量预算的空调，只是为了除湿。除湿性是非常能密集的。如果您不必这样做，并且您不必这样做的热情舒适，那可能是您的能源账单的60％。“
他说，该团队的工作的一个更重要的意义是，可以在不造成巨大能耗损失的情况下，将大量新鲜空气引入正在被冷却的空间。对于传统的空调，增加室外空气量会迅速增加能源消耗，因为这会增加潜在的和合理的冷负荷。但辐射冷却却不是这样。
还有更多的工作要做
在新加坡，研究人员所称的“冷管”由10块面板建造而成，每一块4英尺乘8英尺，由毛细管垫冷却。地图的一面用2英寸厚的聚异氰脲酸酯绝缘材料和另一面用聚乙烯材料与周围空气隔离。
虽然“薄而脆弱”，但这种薄膜有足够的拉伸强度和抗穿刺性，可以持续四个月。更持久的安装需要更坚固的材料，但是增加薄膜的厚度会降低它的红外透过率，使面板的冷却效果降低。研究人员指出:“未来的工作可以用于设计更好的稳定聚合物。”
Teitelbaum表示应该很容易提出膜的另一种材料，尽管替代方案可能与辐射能量一样透明，也可以是聚乙烯的辐射能量。
更困难的问题可能是重新培训消费者，让他们明白舒适并不一定意味着温度或湿度的降低。
“空调与冷却如此混合，”他说。“如果你想到冷却，你的去吧是不要去硬件商店并拿起一个辐射冷却面板。不，你将要获得一个窗户空调单元并安装它。你的普通消费者可能从未想过辐射冷却。“
-Scott Gibson是Green Building Advisor的特约撰稿人好房族建筑杂志。
11评论
非常好!我喜欢在夏天凉爽的同时还能保持窗户开着的想法。我很难想象这将如何实现在一个家里的成品表面，但希望有人能解决这个问题。另外，知道这个工作所需的最小视图因子是什么也是很有趣的。我看到他们把天花板和四面墙壁都冷却了。我怀疑，除非人躺下，否则天花板不会起多大作用。有了这个想法，也许最好的方法就是把面板安装在你床上方的天花板上。虽然改造这样的东西可能很难。
有趣的，当在开放的车库中使用辐射加热时使用的原则相同。加热空气大多是无效的，但提高MRT（平均辐射温度）工作。我可以看到绝缘辐射冷却可能在天花板中实用。
>所有除了最干燥的气候之外，都需要一个专用的除湿系统....这有助于使辐射冷却相对罕见。
无论如何，大多数地方都需要专用的除湿系统。所以我会展示其他原因，为什么辐射冷却相对罕见。例如，与效率增益相比，水性的费用。
超级有趣。我的理解是，聚乙烯表面不会凝结，因为它保持高于露点。它留在露点上方，因为它是被外面的空气升温的，但不能通过辐射向冷却垫失去热量？聚乙烯和垫子之间有空气吗？如果是这样，还不存在聚乙烯的一些对流冷却？我猜不足？
因此，来自人类的红外热被辐射到冷却的垫子上，当聚乙烯穿过垫子时，它不会冷却。
嗯，我仍然有点麻烦了这一点。文章谈论使用膜作为“对流屏蔽”。插图有一个6英寸的气隙，填充有干燥剂包装（如此低的湿度空气在冷侧。所以必须非常寒冷的空气。为什么不对露水进行定性地冷却POLY TO以下？
早期的会议论文如下:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1343/1/012080/meta上面写着“空气中的感热防止薄膜上的冷凝”。所以我把它理解为外部空气的热吸收为设备内部的对流冷却提供动力?
我想知道这与这里讨论的膜的除湿有关：https://positiveenergy.pro/building-science-podcast/2020/7/17/obsessed-with-humity.
这似乎是在evap冷却到空气中的evap冷却到空中的户外空间的更好的解决方案。
这是一个可爱的技巧，可能对提高户外区域的舒适度有价值，类似于现在一些户外餐厅座位使用的辐射加热，而且可能与当前降温季节的疫情特别相关。
然而，它与高性能建筑的相关性非常有问题。如果保持建筑物良好，则冷却负荷大多是潜伏（除湿），除非您的气候湿度低，夏季湿度低，在这种情况下，良好的绝缘和夜间冲洗通常会使冷却负荷可忽略不可资助。在没有除湿的情况下，在潮湿的气候下部署这一点可以在面板上没有减少的情况下提供一些程度的舒适度，但是有两个问题。一个是，在高湿度下保持建筑物导致灰尘，模具和腐蚀的问题，另一个是舒适性受到限制。在低湿度下轻度施加，人体可以用一点汗水凉爽，但在湿度高时不起作用。所以你最终有舒适的条件，如果你的劳动水平和新陈代谢率恰到好处。
对于需要冷却的大多数气候，我们对高性能建筑所需的是更好的高效除湿系统。
是的。尽管很多关于辐射冷却的担忧来自于对冷凝的担忧。即使在除湿良好的房屋。如果失败了怎么办?如果门是开着的呢?如果我想把房子租出去，他们却搞砸了系统怎么办?因此，无论湿度如何升高，都不会发生凝结的系统是很有吸引力的。
此外：南方夜间露水池的屏蔽门廊和辐射冷却。几乎就像住在某个地方舒适（在夏天！）。并且只是碳负荷的成本。
我们即将看到在纽约的餐馆在冬天调节户外环境的成本。并不是说这样做是不对的，也许预防原则现在可以包括:好吧，我们应该减少大气中的碳，以防我们有大流行，所有的餐馆都需要搬到外面去!我想这属于灵活性的标题下，作为改善气候变化的好处!
这是我最初的想法。无论如何，你必须控制室内的湿度。你可以允许临时的尖刺，但必须保持低，以防止发霉、腐烂等。
如果能找到一种持久的解决方案，像辐射加热一样有双重功效，可能会让它更经济，但我仍持怀疑态度，因为你仍然需要湿度控制。
我要用Chiltrix空气水热泵来进行地板内循环加热。这个系统也可以运行冷水。约60度。我生活在一个低湿度的地区，一般是15%-30% RH。我在想我是否会有凝结问题。有比我聪明得多的人能帮我做决定吗?
在华氏77度时，如果房间湿度< 57%，在华氏60度的供应管道或更温暖的辐射表面上不会出现凝结。而且有许多负荷和散热器，你不需要水冷却器超过60华氏度。这一切都是可行的，即使在潮湿的气候(你需要一个除湿器)。
http://dpcalc.com/
我对Chiltrix很感兴趣！似乎现在是市场上最好的产品之一。与热泵热水器相结合。
有更多关于您的气候的更多细节，我们可以帮助更多，但它可能很好。另一种选择是包括Chilltrix制造的一些漂亮的修身静音风扇线圈单元，并使用45°F水的那些，而不是具有60°F水的地板。
难道没有一种简单的方法可以直接通过重力排水系统来处理冷凝吗?如果低湿度是有益的，那么也许有一种方法来处理它。在气候温暖的地区，许多建筑都是混凝土或煤渣砖结构，不会因短暂的湿气而退化。
我也想知道水是否可以使用配备有“辐射天空冷却”面板的屋顶上的第二毛细垫冷却水，如下所述：https://aip.scation.org/doi/10.1063/1.5087281
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