从“向太空散热”到白天被动降温——宁夏辐射制冷膜技术打开绿色节能新路径

问题——高温季节用能压力持续加大,绿色降温需求迫切。近年来,夏季高温过程增多,空调等制冷设备成为居民和公共建筑的主要降温方式,但用电高峰集中、能耗占比上升等问题日益突出。在“双碳”目标背景下,如何在保证舒适度的同时降低电力消耗、减少碳排放,成为建筑与城市运行领域需要解决的重要课题。不依赖电力驱动的被动降温材料等新技术,正受到产业界与科研界关注。 原因——辐射制冷利用“宇宙热沉”,关键在“反射太阳、精准散热”。辐射制冷并不是“凭空产生冷量”,而是通过热量交换实现净冷却。宇宙空间温度极低,可视为天然“热沉”。地球大气层对部分波段的红外辐射具有较高透过率,其中8至13微米波段被称为“大气窗口”。常温物体会持续以中红外形式向外辐射能量,若这些辐射能量能穿过大气窗口“直达太空”,就能持续散热并产生降温效果。晴朗夜晚地表降温、露水与霜形成,都是此过程的直观体现。要把这种现象延伸到白天并在阳光条件下有效工作,材料需要同时满足两点:第一,在可见光和近红外波段尽可能反射太阳辐射,减少外部热输入;第二,在大气窗口波段保持高发射率,让自身热量以可穿透大气的红外辐射形式释放,并尽量减少非窗口波段的无效辐射以及来自大气的热吸收。宁夏正在推进的辐射制冷膜,正是围绕这一机理,通过材料配方、微纳结构设计与谱段匹配实现“一拒一放”的协同:对太阳光尽量不吸收,对特定中红外尽量高效发射,从而获得低于环境温度的净冷却能力。 影响——有望在建筑节能与热环境治理中提供新的手段。业内认为,辐射制冷膜若在屋面、外墙、设备外壳、储能与冷链等场景实现规模化应用,可在不增加运行能耗的情况下抑制热量积累,降低空调负荷峰值,缓解夏季电网压力。在城市尺度上,若与屋顶反射涂层、绿色屋面、遮阳系统等措施配合,可能有助于改善局部热岛效应,提升公共空间热舒适。对西北地区而言,日照强、晴空率较高、夏季昼夜温差明显等气候条件,也为此类材料发挥效能提供了基础。 对策——从“能用”走向“好用、耐用、可推广”,仍需系统推进。辐射制冷膜的应用效果和使用寿命,与材料反射率、发射率的稳定性及环境适应性密切有关。推广过程中需重点关注:一是耐候与抗污染能力。风沙、尘土、油污及紫外老化可能削弱反射与辐射性能,影响长期效果,应通过材料体系优化与表面自清洁设计提升稳定性。二是工程适配与安全合规。不同基材的附着力、阻燃等级、耐热耐湿与机械强度等指标,需要与建筑规范、消防要求及施工工艺匹配。三是全生命周期成本核算。除材料单价外,还应评估维护频次、性能衰减规律与节电收益之间的关系,形成可复制的商业模式。四是标准与评价体系建设。建议建立覆盖光谱性能、耐候性、热工实测、能效贡献等维度的检测方法与评价标准,为招投标、验收与规模化应用提供依据。 前景——在低碳建筑与新型电力系统协同中展现潜力,但关键在科学验证与场景化落地。随着节能减排要求趋严,建筑围护结构正从“保温”向“调温”升级。辐射制冷膜作为被动降温材料,可与高性能保温、低辐射玻璃、分布式光伏及储能等形成组合方案:白天反射太阳热、向太空散热以降低冷负荷;在用电高峰时段减少需求,为新型电力系统的削峰填谷提供需求侧支撑。下一步,应结合宁夏等地气候条件开展连续实测与示范工程,量化评估不同季节、不同云量和湿度条件下的净冷却能力,形成可对比、可复核的数据;同时聚焦公共建筑屋面、工业厂房、通信与电力设施等优先场景,探索规模化应用路径,推动科技创新更快转化为节能降碳成效。

这项融合传统经验与现代材料技术的创新成果,为降低降温能耗提供了新的思路。随着技术完善和产业化推进,辐射制冷有望在绿色低碳体系中发挥更大作用,为应对气候变化提供更多技术支撑。