地球的大气层对特定波长的红外辐射是透明的，而天空辐射冷却法利用了这一原理。资料来源:ESCOBAR STUDIOS/GETTY

安德鲁·马斯特森说，天空辐射冷却系统是一种可以消除多余热量的方法，效率高，而且不会加热周围的空气。

美国加州斯坦福大学的科学家们已经建立了一个冷却模型，该模型可以在沙漠气候下将一栋两层建筑的室内温度降低20%，而不消耗太多的电和水。

该系统使用一种称为辐射天空冷却的方法，将红外线直接从屋顶板辐射到大气和外部空间，从而使室内温度低于环境空气温度。

辐射天空冷却方法的物理原理在很多年前就被发现了，但是辐射天空冷却引起的能量交换只能应用于晴朗干燥的夜晚。在白天，当商业制冷需求最高时，大量太阳能反射和热能耗散的不可避免的结合导致该原理的低效。

然而，斯坦福大学的伊莱·戈尔茨坦领导的一个小组在《自然能源》杂志上报道说，使用辐射式天空冷却技术的液体冷却板可以比空气降低液体的温度，而不会造成液体损失，同时消耗几乎为零的能量。

通过建立模型，戈尔茨坦和他的同事发现这些面板可以冷却其中的水流，水流温度比外部环境温度低5度。该模型显示，在拉斯维加斯等地运行的大型商用空调系统的冷却器下安装该面板，室内温度可以降低21%。

新面板的设计和构造非常简单，包括丙烯酸外墙、聚苯乙烯罩和保温层，以及水流中的热交换面板。

通过向大气层、大气层外和外层空间发射和反射红外辐射，该系统有效地利用其内部结构作为远程辐射器。

这解决了与空调系统相关的最困难的问题之一——冷凝器冷凝废热，废热立即加热其附近的空气，从而降低效率。

澳大利亚悉尼科技大学的杰夫·史密斯和安格斯·温柔在他们的评论中说，这个问题的解决方案将在仲夏以更低的成本、更低的停电风险、更低的企业关闭风险和更高的能源成本实现室内舒适温度。较高的能源成本是由于电力需求的急剧上升。

在早期的研究和开发中，史密斯和温柔说大型设备(如购物中心和机场)顶部的冷却设备将加热屋顶以上10米的空气。

简单地更换屋顶材料，使屋顶材料反射更多的阳光，降温效果会非常显著。两位研究人员表示，当这种方法在澳大利亚实施时，有时可以节省冷却系统运行所需能量的一半，这是屋顶热流减少、空调性能提高25%和通风改善的综合效果。

这种效率的提高是紧迫和关键的。戈尔茨坦和他的同事们注意到，目前的冷却系统消耗了世界15%的电力，也排放了世界10%的温室气体。

他们写道:据估计，到2050年，对冷却的需求将增加十倍以上。提高冷却系统的效率是迎接21世纪能源挑战的关键。

尽管斯坦福大学的设计需要进一步扩展到现实世界，史密斯和温柔表达了他们的赞赏。

他们说，斯坦福大学研究人员的精致设计展示了一些真理——深远而广泛的成果需要不懈的追求，而对现有设计的简单升级也许是可能的。

蝌蚪工作人员编译自《宇宙杂志》，译者李·，经授权转载