原文信息:
A field test and evaluation of radiative cooling performance as applied on the sidewall surfaces of residential buildings in China
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.124961
Highlights
(1) 对住宅建筑侧墙的辐射制冷性能进行了研究
(2) 在中国浙江省的一栋建筑上进行了为期259天的现场测试
(3) 不同类型房间的实测最大制冷功率为9.4–16 W/m²
(4) 探究了不同制冷功率与气象参数之间的关系
(5) 评估了此类建筑辐射制冷的节能潜力
Research gap
本研究展现了辐射制冷材料应用于中国“夏热冬冷”地区住宅建筑侧墙的制冷效果和节能潜力。该研究不仅为辐射制冷技术在住宅建筑侧墙的推广提供了数据支持,同时为其他具有相似建筑运行条件和气候特征的地区或国家实现建筑降碳提供了技术应用指导。
Abstract
To investigate the energy-saving effect of radiative cooling materials when applied to the external surfaces of the side walls of buildings, the present study was carried out in a typical room-split multi-story residential building in Zhejiang province, China. The field test was conducted for a period of 259 days across all four seasons. Two types of rooms (middle rooms and side rooms) were selected to set up the control and experimental groups. By measuring the heat fluxes through the walls of both the control and experimental rooms, the effective cooling power of the radiative cooling materials was determined. The results show that the average cooling power calculated from the two sets of the middle rooms is 0.8 W/m2 and 1.0 W/m2, and the average cooling power of the side room is 1.0 W/m2. A model of the residential building was then developed using EnergyPlus code. The measured effective cooling power of radiative cooling was embedded into the model via the “Other Equipment” module that resolves the issue of deviation in the prediction of energy-saving effect due to the spectral selectivity of radiative cooling materials at different angles. After verifying with the measured results, the model was used to evaluate the energy-saving performance of the radiatively-cooled sidewalls. Compared with traditional sidewalls, the energy-saving rate during the cooling season (from May to October) was found to be up to 1.5 % when radiative cooling is applied on the sidewalls of residential buildings in “hot summer and cold winter” regions in China.
Keywords
Radiative cooling
Building energy efficiency
"Hot summer and cold winter" region
Residential building
Sidewall
Graphics
图1 实验建筑:(a) 卫星照片;(b) 外观视图;(c) 实验室位置;(d) 中间套窗台墙测量点位置;(e) 窗台墙的构造深度及墙内外测量点的安装;(f) 边套边墙测量点位置;(e) 边墙的构造深度及墙内外测量点的安装
图2 实验前后辐射制冷材料的光学性质:(a) 反射率;(b) 发射率
图3 R1和R4的测量温度数据和有效制冷功率:(a) 室内空气温度;(b) R1窗台温度;(c) R4窗台温度;(d) 热流
图4 R2和R5的测量温度数据和有效制冷功率:(a) 室内空气温度;(b) R2窗台温度;(c) R5窗台温度;(d) 热流
图5 R3和R6的测量温度数据:(a) 室内空气温度;(b) R3窗台墙温度;(c) R3边墙温度;(d) R6窗台墙温度;(c) R6边墙温度
图6 R3和R6不同墙体的热流和平均制冷功率:(a) 窗台墙;(b) 边墙;(c) R6的平均制冷功率
图7 当地气象数据和相关性矩阵:(a) 环境温度;(b) 环境湿度;(c) 太阳辐射;(d) 风速;(e) R4的制冷功率与气象参数的相关矩阵;(f) R6的制冷功率与气象参数的相关性矩阵
图 8. 模拟值与实测值的比较:(a) R1;(b) R4;(c) 应用辐射制冷前后模拟的冷却能耗
作者介绍
本研究由浙江大学、浙江省二建建设集团有限公司的研究人员共同完成。
通信作者简介:
范利武,浙江大学能源工程学院研究员、长聘副教授,博士生导师,入选国家级青年人才计划,担任浙江大学创新创业学院副院长、能源工程学院热工与动力系统研究所所长。长期从事能源转化、利用与存储过程中的复杂多尺度相变传热传质与流动现象研究。以第一/通讯作者在Nat. Commun. (×2), Cell Rep. Phys. Sci., Adv. Funct. Mater., Environ. Sci. & Technol.和J. Fluid Mech.等国际期刊上发表论文120余篇,共被SCI他引逾7000次,8篇曾入选ESI高被引论文、1篇曾入选ESI热点论文,H-Index为45。获得中国工程热物理学会第14届吴仲华优秀青年学者奖,并入选2023爱思唯尔中国高被引学者。
第一作者简介:
王泽业,浙江大学能源工程学院2024级硕博连读生,主要从事面向建筑节能的耐候性辐射制冷材料表面改性及建筑尺度应用研究。以第一作者发表SCI论文1篇。
关于Applied Energy
本期小编:周益帆;审核人:赵蕾蕾
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