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研究人员已经成功地展示了一种相对简单的技术，这可能会成为更便宜的住宅制冷的福音。
在美国，通过埋在地板上的管道循环热水已经成为一种常见的空间供暖方式。地板辐射供暖系统安静，几乎看不见，这些优点提出了一个很好的问题:为什么同样的系统不能在夏天用于室内冷却?
事实上，辐射冷却系统是可用的，但并不常见。特别是在高湿度地区，辐射冷却有一个固有的弱点。当含有水分的空气与低于露点的表面接触时，水蒸气开始凝结成液体，当凝结的表面是墙壁或天花板时，就会导致各种各样的问题。
除最干燥的气候外，所有气候都需要专用的除湿系统，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冷凝问题的方法，这种方法非常简单，对于高湿高温地区来说是一种潜在的突破。
在论文中九月一日出版于美国国家科学院院刊，来自多个机构的10名研究人员概述了他们在新加坡开展的一个示范项目，该项目让人们在湿度和温度都很高的情况下也能感到舒适。
这个想法相对来说既简单又便宜。实验“冷却亭”的表面被冷却，同时有一层热透明膜(只不过是2密尔聚乙烯)防止冷凝和不必要的空气冷却。他们说，这两个特性对于在没有湿度控制的情况下使用辐射冷却板是必要的。
“辐射冷却技术在商业上没有得到广泛采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)冷表面仍然会通过对流冷却相邻空气，限制整体辐射冷却效果。”
这项工作是在传统空调系统的能源消耗不断上升的时候进行的。辐射冷却有可能大幅降低冷却成本，前提是消费者愿意重新思考关于“舒适”究竟意味着什么的传统态度。
建造实验馆
研究人员在新加坡建造了一个中等大小的室外结构，其中一个低密度聚乙烯膜可以防止空气中的水分凝结在面板上，即使它们被冷却到露点以下。这种薄膜不会阻挡红外能量，所以站在附近的人仍然可以感觉到他们正在降温。
研究报告的主要作者埃里克·泰特尔鲍姆在电话中说，来自当地的聚乙烯并没有什么奇特之处。塑料板有50微米厚，大约2密耳。“我很确定，新加坡的供应商通常会把它卖给制作购物袋的人，”他说。“它基本上就是一个垃圾袋，但更高档一些。”
在使用凉亭的测试对象中，超过四分之三的人表示，尽管空气温度约为85华氏度，相对湿度超过66%，但他们感到“令人满意”的凉爽。这种情况会让大多数美国人跑去开空调。
通过面板循环的水被冷却到62华氏度左右。研究人员表示，即使露点超过74华氏度，他们也没有看到面板上有任何凝结。水的温度可以降低到55°F左右，没有任何冷凝现象。
研究人员说:“冷却板在露点温度以下工作，但通过一层对长波辐射透明的薄膜与潮湿空气绝缘。”“它成功地让人们在超过30°C(86°F)和65%相对湿度的条件下感到舒适，而不改变人体周围循环的空气温度或湿度。”
想法被提出，但从未被研究过
该报告称，这一想法在近60年前首次提出，但迄今为止从未建立或研究过一个全面的测试系统。
研究人员说，空气温度高而表面平均辐射温度低的情况不是自然发生的，因为冷却的表面起到了热交换器的作用，冷却了周围的空气。在新加坡的实验中，市面上可以买到的低密度聚乙烯阻止了对流传热。
通常，人们把舒适与机械空调联系在一起，它依赖于空气温度、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开来，它就可以作为一种独立的传热机制来提供舒适。”
虽然人们经常依靠风扇和自然通风来降温，但随着空气温度和湿度的上升，这种方法就变得不那么有效了。这个实验的目的是为了证明人们在没有空气流动或机械处理空气的情况下也能感到舒适的凉爽。
辐射冷却提供了一种分离或“解耦”的方法，即降低空气温度(显负荷)和降低湿度(潜在负荷)的过程，通常在传统的交流设备中是结合在一起的。然而，特别是在热带地区，潜在负荷可能远远高于冷却需求。
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条件。”
节能的潜力是巨大的，尽管在小组的论文中没有直接说明，因为用冷冻水供应面板应该比用传统的交流电设备冷却和除湿空气便宜得多。
Teitelbaum今年早些时候在普林斯顿完成了博士学业，他在电话中说:“在潮湿的环境中，你会看到最大的能量减少。”“这很简单，因为对于空调来说，高达60%的压缩机能源预算都用于除湿。除湿是非常耗能的。如果你不需要这样做，你不需要为了热舒适而这样做，你的能源账单可能会减少60%。”
他说，该小组工作的一个更重要的意义是，有可能在不产生巨大能量损失的情况下，将大量新鲜空气引入被冷却的空间。使用传统的空调，增加室外空气量会迅速增加能源消耗，因为它会增加潜在和显着的冷却负荷。辐射冷却不是这样的。
未来还有更多工作要做
新加坡的研究人员称之为“冷管”，由10个面板组成，每个面板长4英尺，宽8英尺，用毛细管垫冷却。地图的一边是2英寸的聚异氰脲酸酯绝缘材料，另一边是聚乙烯。
虽然“薄而脆弱”，但这种膜有足够的抗拉强度和抗穿刺能力，可以持续四个月。更持久的安装需要更坚固的材料，但增加薄膜的厚度会降低其红外透过率，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说，研制出另一种薄膜材料应该是相当容易的，尽管替代品可能不像聚乙烯那样对辐射能透明。
更困难的问题可能是让消费者重新接受舒适并不一定意味着更低的温度或更低的湿度。
他说:“空调和制冷被混为一谈了。“如果你想到冷却，你的首选不是去五金店买一个辐射冷却板。不，你会安装一个窗户空调。普通消费者可能从来没有想过辐射冷却。”
-斯科特·吉布森是《绿色建筑顾问》的特约撰稿人良好的住宅建筑杂志。
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11日评论
非常好!我喜欢在夏天凉爽的同时还能让窗户开着的想法。我很难想象这将如何应用到家中的成品表面，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很有趣。我看到他们把天花板和四面墙都冷却了。我怀疑，除非这个人躺着，否则天花板起不了多大作用。有了这个想法，也许最好的方法就是在你床上方的天花板上安装嵌板。尽管这样的东西很难改造。
有趣的是，这与在开放式车库中使用辐射供暖的原理相同。加热空气基本上是无效的，但提高MRT(平均辐射温度)是有效的。我可以看到绝缘辐射冷却可能在天花板上实用。
>除最干燥的气候外，所有地区都需要专用的除湿系统....这使得辐射冷却相对少见。
反正大多数地方都需要专用的除湿系统。所以我想看看辐射冷却相对罕见的其他原因。例如，水合学的费用与效率收益的比较。
超级有趣。我的理解是，聚乙烯表面不凝结，因为它停留在露点以上。它保持在露点以上是因为它被外面的空气加热了，但没有通过辐射到冷却的垫子而失去热量?聚乙烯和垫子之间有空气吗?如果有，聚乙烯是不是有对流冷却?我猜还不够?
因此，来自人体的红外线热量被辐射到冷却的垫子上，而聚乙烯在经过垫子时不会冷却。
我还是搞不懂这个。这篇文章谈到了使用薄膜作为“对流屏蔽”。插图有一个6英寸的气隙，充满了干燥剂包(所以非常低湿度的空气在冷侧。所以里面的空气一定很冷。为什么没有对流冷却到露点以下?
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“空气中的显热可以防止膜上的凝结”。所以我读到的是外部空气的热量吸收超过了设备内部对流的冷却?
我想知道这与这里讨论的膜除湿有什么关系:https://positiveenergy.pro/building-science-podcast/2020/7/17/obsessed-with-humidity
对于进入室外空间来说，这似乎是一个比通过风扇和向空气中喷水的evap冷却更好的解决方案)，这种方法在美国南部随处可见。
这是一个可爱的技巧，可能对提高室外区域的舒适度等方面有价值，类似于现在一些室外餐厅座位使用辐射供暖的方式，而且可能与当前降温季节的大流行情况特别相关。
然而，它与高性能建筑的相关性是相当值得怀疑的。如果你的建筑隔热性能好，冷负荷大部分会变成潜在的(除湿)，除非你在夏季湿度较低的气候中，在这种情况下，良好的隔热性能和夜间冲洗通常会使冷负荷可以忽略不计。在没有除湿的潮湿气候中部署它可以在面板上提供一定程度的舒适而不凝结，但有两个问题。一是保持建筑在高湿度会导致尘螨、霉菌和腐烂的问题，另一个是舒适度有限。在低湿度的环境下，轻微的运动可以让人体通过出一点汗来降温，但在高湿度的环境下就不行了。因此，只有当你的运动水平和代谢率刚刚好时，你才会感到舒适。
对于大多数需要降温的气候，高性能建筑需要的是更好的高效除湿系统。
是的。尽管对辐射冷却的担忧大多来自于对冷凝的担忧。即使在除湿性能好的房子里。如果失败了怎么办?如果门是开着的呢?万一我想把这地方租出去他们却搞砸了系统怎么办?因此，无论湿度有多高，都不会发生凝结的系统是很有吸引力的。
此外，南部的夜间露台还有遮阳门廊和辐射冷却。就像住在一个舒适的地方(在夏天!)。而且代价是增加碳排放。
我们即将看到冬天在纽约的餐厅为室外提供空调的成本。不是说这不是正确的做法，也许预防原则现在可以包括:嗯，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，这应该属于缓解气候变化的灵活性的范畴!
这是我最初的想法。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。
如果有一种持久的解决方案，可以同时作为辐射加热，这可能会使它变得经济，但我仍然会怀疑，因为你仍然需要湿度控制。
我将使用Chiltrix空气-水热泵进行地板内的水循环加热。这个系统也可以运行冷水。大约60度。我住在一个湿度较低的地区，一般相对湿度为15%-30%。我想弄清楚我是否会有冷凝的问题。有比我聪明得多的人能帮我做出决定吗?
在77华氏度，如果房间湿度< 57%，你不会凝结在60华氏度的供应管道或更温暖的辐射表面。而且有很多负荷和散热器，你不需要低于60华氏度的水。这一切都是可行的，即使在潮湿的气候(你需要一个除湿机)。
http://dpcalc.com/
我对Chiltrix很感兴趣!似乎是目前市场上最好的产品之一。结合他们的热泵热水器。
有了更多关于你的气候的细节，我们可以提供更多帮助，但它可能会很好。另一种选择是包括一些漂亮的纤细安静的风机盘管，chilltrix生产，并使用那些45华氏度的水，或者代替60华氏度的水。
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物吗?如果减少湿度是有益的，那么也许有一种方法可以解决这个问题。世界上温暖地区的许多建筑都是混凝土或煤渣砌块结构，不会因短暂的水分而退化。
我还想知道，是否可以在屋顶上使用第二个装有“辐射天空冷却”面板的毛细管垫来冷却水，如下所述:https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5087281
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