信息来源：热辐射与微纳米光子学
太阳能加热(SH)和辐射制冷(RC)被认为是用于热能收集和温度控制中有前途的清洁技术。但SH只能用于集热，RC只能用于散热，这意味着SH和RC的静态装置不能满足实际应用的动态热管理需求。把SH和RC模式结合到一个具有可切换方式的单一设备中，开发实现智能且可再生的可调谐热管理方式，将是一项有意义的研究课题。
近日，中国科学技术大学裴刚研究组提出了一种将介质体积吸收与一般辐射冷却器相结合的可调热管理装置，在单个器件中实现了SH和RC的动态组合。基于该策略，设计并制造了由透明二氧化硅腔、超纯单壁碳纳米管水分散体、太阳反射膜和去离子水组成的SH/RC装置。进行了室外实验以验证所提出的可调热管理策略的可行性。此外，仿真研究验证了该策略和SH/RC装置的可调温度管理能力。相关研究成果以“Tunable thermal management based on solar heating and radiative cooling”为题发表在《Solar Energy Materials and Solar Cells》期刊上。
SH/RC装置的原理图和可调热管理装置
SH/RC装置在介质为CNTs和Water时的温度
为了进一步探索可调谐热管理策略，对不同模式下器件的热性能进行了仿真研究。介质为超纯单壁碳纳米管水分散体(即SH模式)的SH/RC装置具有集热潜力。介质为去离子水(即RC模式)的SH/RC装置在RC模式下有制冷的潜力。
（a）SH/RC装置的传热过程示意图（b）该装置在RC模式和SH模式之间的动态控制示意图
SH模式下的SH/RC装置最高温度可以达到78.9℃的，该装置的温度调节能力测试为26.3℃，通过提高SH模式的太阳吸收率和RC模式的热发射率将进一步提高到60.3℃，中午（10:00-14:00）的平均温差约为56.1℃。SH/RC装置在不同相对湿度及环境温度下均展示出很好的可调温度管理能力。
SH和RC模式下（a）SH/RC装置的温度；（b）SH/RC装置的温差
利用典型气象年的数据进行详细的模拟研究，以环境温度为参考，计算了不同模式下装置的温度。SH/RC装置控制温度在20℃-26℃的年累计时间比具有单独的SH和RC模式的装置高60.9%和30.3%。可为舒适的人工环境节约能源，并可扩展到各种应用。值得注意的是，由于当前策略和设备的热发射率固定在一个较高的水平，无法控制夜间的温度，但可以进一步修改，以满足夜间的热一致性需求。
(a)设备在SH和RC模式下的年温度。(b)SH和RC可调模式下设备的年温度。(c)小尺度时间内SH模式、RC模式和动态模式的设备温度比较。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111457
