兰州科研团队突破辐射制冷涂料技术 为建筑节能开辟新路径

问题——高温天气下建筑能耗攀升与城市热岛压力加大;近年来,多地夏季极端高温更频繁,建筑围护结构吸热使室内热负荷上升,空调使用强度随之增加,深入推高峰值用电需求。如何不明显增加用能的前提下为建筑“降温”,已成为建筑节能与城市治理共同面对的课题。基于兰州地区涉及的研究成果发展出的水性辐射制冷涂料,被认为是一条兼顾工程可行性与减碳潜力的技术路径。 原因——利用“冷源”不靠机器制冷,关键在于辐射选择性与“大气窗口”。研究人员指出,任何温度高于绝对零度的物体都会持续向外辐射能量。太阳辐射主要集中在可见光与近红外波段,而地表物体在常温下的热辐射峰值位于中红外波段,尤其集中在8至13微米范围。大气在8至13微米波段相对透明,该波段被称为“大气窗口”。处于该波段的热辐射在较少被大气吸收的情况下可穿透大气层,向温度接近深空背景的外太空释放热量。辐射制冷涂层的核心设计,是让材料表面同时满足两项要求:对0.3至2.5微米太阳波段尽可能高反射,减少吸热;对8至13微米波段尽可能高发射,加快散热。换句话说,这种降温不是“制造冷量”,而是“减少热量输入、增加热量输出”。 影响——从节能降耗到改善热环境,应用场景向建筑外表面延伸。业内测算,当涂层太阳光反射率达到0.92以上、在“大气窗口”波段的平均发射率达到0.94以上时,可在白天抑制太阳增温效应,并在昼夜持续向外辐射热量,夜间效果更明显。在建筑屋面、外墙等大面积表面推广,有助于降低空调负荷、缓解峰值用电压力;在城市尺度上,若与绿化、水体等措施配合,也可在一定程度上缓解热岛效应、改善户外热舒适。对“双碳”目标而言,这类被动式降温技术通过降低用电需求,间接减少电力系统碳排放,具备可观的系统效益。 对策——从实验性能到工程落地,需在材料体系与标准体系上同步推进。专家介绍,水性辐射制冷涂料通常由水性树脂成膜体系与功能填料构成:在太阳光反射上,通过引入对可见光、近红外具有强散射能力的微粒,利用散射机制将入射光尽可能反射出去;中红外发射上,部分无机材料可在相应波段增强辐射,从而提高“大气窗口”发射能力。此外,工程推广需重点关注几个问题:一是耐候与耐久,在长期紫外照射、温湿循环条件下反射与发射性能是否衰减需要评估;二是污损影响,灰尘、油污及雨痕会降低反射率,需配套自清洁或便于维护的设计;三是颜色与美观,白色体系更易实现高反射,但城市立面存在多样化需求,“可着色”方案如何兼顾色彩与性能仍待突破;四是检测与评价,建议建立覆盖反射率、发射率、附着力、耐沾污、耐盐雾等指标的统一测试方法与工程验收规范,提升规模化应用的可比性、可控性与可追溯性。 前景——面向绿色建筑与低碳城市建设,辐射制冷材料或将成为重要的“被动式工具”。随着绿色建筑标准提高和既有建筑节能改造加速,辐射制冷涂层在屋面翻新、工业厂房、公共建筑等场景适配性较强;在高日照、昼夜温差明显地区,潜在收益更突出。下一步,相关研究将更多从“单一材料性能”转向“系统集成效果”,包括与保温层、通风屋面、光伏组件协同设计,探索“降温—发电—储能”的综合方案,并通过示范项目获取全季节、全寿命周期的数据支撑,为规模化应用提供决策依据。

从“用电制冷”转向“被动散热”,说明了绿色低碳技术的系统思路。辐射制冷涂料能否在更大范围落地,既取决于材料性能的持续提升,也取决于标准体系、示范项目和全寿命周期评估的完善。把自然规律转化为节能方案,让城市在炎热季节“少耗一度电、少升一分温”,这类面向未来的材料创新值得持续关注与开展。