被动冷却膜-Glacier 110

     被动冷却技术可以将内部温度降低 5- 13°C，为汽车、建筑、飞机等提 供重量、成本和二氧化碳效益。

 SolCold Glacier 110 薄膜在汽车顶板上的应用。

       世界刚刚经历了有记录以来最热的六月，预计2024 年将更热。制冷占全球电力需求的 10%， 夏季电   力需求可能增长 50%以上。例如， 在得克萨斯州，如   果温度每升高 1°C，超过 24°C， 电力需求就会增加  4%，那么如果是在没有电力的情况下通过被动冷却实  现的，那么每降低 1°C 又有什么可能呢？   以色列一家 名为 SolCold（Ness Ziona）的深度科技初创公司一直在开发一种创新涂层， 旨在利用巧妙的物理学和太阳的力量，  将汽车、集装箱、飞机或建筑的外壳冷却 5-   12°C，减少对空调的需求、能耗和潜在的温室气体排放。

 SolCold 的技术基于被动冷却，吸收光子， 然

                                                    后发射热辐射， 从而将热量从表面转移出去。

      被动冷却从环境中获取能量，并利用物理原理（例如用水蒸发或黑体辐射/红外（IR）发射） 将其转 化为热能， 从而在不使用任何功率的情况下将热量从表面转移出去。被动辐射冷却已经为人所知几个世纪，并在建筑中应用了几十年，  但在一天中最热的时 候实现这一点很有挑战性，因为所有天然材料吸收的太阳能都超过了它们的辐射能力， 甚至是最白的油漆。 SolCold 由 Yaron Shenhav 、 Gadi Grottas 和 Guy Ron 于 2016 年创立，并于 2021 年推出了其首款产品： 一种涂层材料， 通过反射阳光和发射热辐射来被动冷却表面，但更进一步的是， 它利用光子来减少涂层原子中的能量，  从而有效地对其进行制冷。这种被称为Glacier 110 的涂层膜可以应用于各种表面，  包括碳纤维 复合材料， 目的是减少对能源密集型空调的需求，提高能源效率。

SolCold Glacier 110 薄膜有 50 厘米宽

                                                        的卷，长度不等，可达 50 米。

       工作原理

       Glacier 110 包括提供耐磨性的顶层， 并且还反射98.5%的太阳辐射，同时放大“ 有用 ” 波长的光。然后，这些有用的光子被下一层吸收，下一层使用反斯 托克斯荧光以更高的能量将光子发射回来，   降低材料 内的能量， 并有效地实现制冷。随后的辐射冷却层进一步增强了这种冷却效果。 Shenhav 解释说，  底部的镜面状层“ 是为了让我们在光子能量的向上转换中发射的所有东西都离开基底，因为我们不想让它变热。 ”

         Glacier 110  目前可用作粘合膜，该粘合膜可以切割   成几乎任何形状并以 50 厘米宽的卷提供。长度可以变 化，最大为 50 米，主要针对建筑物和大型结构。该技 术在建筑、运输、农业、能源、通信、汽车和航空航

天等广泛行业具有应用潜力。

       Glacier 110 的全日光冷却功率为每平方米亚环境80-110 瓦。因此，在 20 英尺集装箱（13.86 平方米）的 顶部进行涂层可以与小型窗户空调（5000 BTU/小时，  其中 1 瓦=3.41 BTU）的功率相媲美。它的厚度为 350   微米，面积密度为 0.29-0.31 千克/平方米，重量为 300- 400 克/平方米。这种膜的成本从每平方米 65-120 美元不等，具体取决于需求和资质。

 SolCold 的 Glacier 110 薄膜据说在 1.1 年

                                                      内实现了冷却成本节约的投资回报，在建

                                                      筑应用中的预期寿命超过 10 年。

      当前应用程序

        SolCold 的大部分成功都是将其薄膜应用于金属基板— 它被用于汽车、电子箱、屋顶、仓库和储存容器。该薄膜也可用于某些塑料和复合材料，   前提是基 材具有良好的导热性。表面上的任何绝缘颗粒都会破 坏内部冷却效果的效率。此外，   该膜还需要对基板进行表面处理。材料的表面必须光滑，薄膜才能粘附。

        SolCold 已经在汽车车顶上试用了 Glacier 110，并正在探索其在汽车内饰中的应用。当用于这些应用时，该技术有助于将车内温度降低 9-12°C。空调消耗 量也减少了 30%，行驶距离增加了 7%。考虑到对电动 汽车续航里程的担忧， 人们可以想象节省冷却这些类型车辆所需的能源的好处。

        在建筑行业， Glacier 110 据说在 1.1 年内实现了制 冷成本节约的投资回报，预期寿命超过 10 年。这为寻

求能源与环境设计领导力（LEED- Leadership in Energy andEnvironmental Design ）认证（一种全球公认的绿色建筑评级系统）的建筑项目提供了优势。

        据报道，  在电子行业， Glacier 110 可以将中央处理器（CPU） 的温度降低 5°C。根据 SolCold 的说法，这可以减少 50%的维护，使平均无故障时间（MTBF-   maintenance,meantime between failure）翻倍，   MTBF 是衡量设备在故障或停机之间平均运行时间的指标。

SolCold 的涂层技术可以增加冷藏车和集装箱的被动冷却。

        SolCold  技术的一个特别成功的实施是在需要冷链  的航运行业。冷链是一种温度控制的供应链， 包括冷藏  生产、储存和配送设施， 由能够持续保持所需低温的设  备支持。冷链中使用的卡车或冷藏集装箱通常依靠冷凝  装置或压缩机和制冷剂来调节空气并产生必要的冷却。 SolCold  的技术可以增加车辆和集装箱的被动冷却， 使压缩机能够更高效地使用或缩小尺寸， 减少能源消耗和排放。此外，使用 Glacier 110 对船运集装箱进行被动冷 却可以延长集装箱在港口或其他过渡点停留期间从能源中拔出的时间。

      潜在应用

        随着替代推进模式的不断发展，  对提高冷却效率的 需求变得越来越明显。电力，  无论是由氢燃料电池还是 电池支持，都意味着有限的能源容量。每一个可以节省 能源的点都很重要。随着航空航天公司探索基于电力或 氢气的推进方法， SolCold  薄膜等被动冷却技术可能有助于节约宝贵的能源， 从而扩大航程并减少碳排放。

        与此同时， SolCold  正在探索如何进一步改进其技  术，并将其扩展到越来越多的应用领域， 包括航空航天、

运输和国防。

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                                                           注： 原文见， 《 Solar-powered photonic cooling enables energy-

                                                                         saving coating  》2023 ．12 ．18

                                                                                                                                  杨超凡       2023.12.19