用冷管辐射冷却冷却

北美人习惯于被移动的空气加热或冷却。这就是为什么它们被称为暖通空调系统的原因:它们将采暖、通风和空调三者结合在一个方便的系统中。除了在这些大流行时期，将V型、H型和AC型结合起来不太方便。相反，你想打开窗户或引入新鲜空气，而不是再循环并试图过滤相同的空气。

这就是为什么这种被称为“冷管”的“薄膜辅助辐射冷却”系统如此有趣的原因。项目副主管亚当雷萨内克英属哥伦比亚大学（UBC）建筑与景观学院环境系统助理教授在UBC新闻稿中解释说：

空调的工作原理是冷却和除湿我们周围的空气，这是一个昂贵和不特别环保的主张。冷管的工作原理是吸收人体辐射直接散发的热量，而不需要冷却流经皮肤的空气。这实现了大量的能源节约。

在我们解释这个设备是如何工作的之前，我们必须先解释一下平均辐射温度，这在北美是一个鲜为人知的话题。正如健康供暖公司的罗伯特·比恩所解释的那样这一切都与我们的皮肤有关，都在我们的头脑中。他引用安德鲁·马什博士的话：

一平方英寸的皮肤包含高达4.5米的血管，其内容物在回流之前被加热或冷却，以影响深部体温。因此，辐射能与热舒适性之间有着密切的关系。

我们的皮肤可以通过蒸发来冷却，而蒸发可以通过流动的空气(这就是风扇工作的原因)或辐射来增加，辐射是红外能量从温暖的表面直接转移到寒冷的表面。马什博士:

即使不与身体直接接触，冷热的物体仍然会极大地影响我们对温度的感知。这是因为它们发射和吸收辐射能，激活与传导或对流热相同的感觉器官。

英属哥伦比亚大学、普林斯顿大学、加利福尼亚大学、伯克利和新加坡ETH中心的研究人员已经建造了一个面板，其中冷却水通过管道和毛细管席来最大化表面面积。这没有什么新鲜事；我们展示了辐射天花板用于冷却的。只要面板保持在露点以上，“空气需要冷却到（恒压）的温度，以达到100%的相对湿度（RH）”，并且空气中的水在该温度下冷凝，就不存在冷凝和下雨的问题。然而，在像新加坡这样炎热潮湿的气候中，露点和环境温度非常接近。

研究人员所做的不同之处在于，他们在面板前6英寸处放了一层主要对红外辐射透明的塑料，在底部放了一个干燥剂，以保持盒子内的空气干燥，并消除面板上的冷凝。这可能之前没人做过，因为这违反直觉;在大多数空调系统中，你需要冷凝和除湿，这增加皮肤蒸发，让你更凉爽。但是凝结水需要很多能量，被称为蒸发潜热。通过分离辐射冷却和蒸发冷却，他们节省了所有通过冷凝水吸收的能量，创造了一些有趣的机会。研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表的研究报告中指出:

我们的目标是证明如果辐射冷却与舒适冷却分离，它可以作为一种独立的传热机制来提供舒适....我们的目标是展示它作为一种冷却机制的潜力，它可以独立于对流限制的空气条件，并且不需要对空气进行任何机械处理。

一般北美暖通空调的家伙会说这很荒谬，你没有改变空气温度或空间湿度，他们可以用仪器测量。但正如罗伯特·比恩（Robert Bean）不断告诉我们的那样，一切都在我们的头脑中，在我们的感知中。所以你会问人们他们的想法和感受。

为了证明我们的系统在常规舒适模式之外运行时也能提供舒适，我们进行了一项热舒适研究，对参与者进行了调查，以衡量热环境的感知。

他们在新加坡建了一个房间，那里的湿度和温度都很高。它在墙壁和天花板上安装了辐射板，让55人在阴凉处坐15分钟，以适应正常的环境条件，然后在室内坐10分钟。当面板关闭时，18名小组成员坐在室内，因此他们得到了与室外相同的阴影条件。

结果清楚地表明这是有效的，那些坐在房间里打开面板的人的满意度要高得多。“开关组之间存在明显的分割，这表明这种类型的系统有可能在没有空调的自然通风空间增加舒适度。”

尽管冷冻水温度较低，冷管内的空气温度基本不受影响，根据冷管内的测量，温度从31°C变化到30°C。这些数据表明，冷管面板对流隔离了对流冷却和辐射冷却，由于对冷冻水的辐射损失而不是对流，乘员冷却的大幅增加。

热成像还显示了热传递，即“随着水温的降低，从人到面板的热通量增加，尽管空气温度几乎恒定（接近皮肤温度），但证实热量主要通过辐射损失到面板。”

这不是空调，这是空调。

这是一件大事，尤其是对于大房间、礼堂，甚至户外。

如果新鲜空气能够以任意的速度供应，而几乎没有能源或舒适度损失，从根本上说，气候调节模式就会改变。此外，正如来自冷管的初步数据所证明的，严格的除湿也是不必要的，这可以在全球潮湿气候地区减少大量的除湿负荷。

这不是空调；不影响空间内的空气温度和湿度。这是人条件，直接从空间里的人身上移走热量。它不会像冷却整个空间那样有效，但它消耗的能量少很多，注意，这个房间没有门，它们无关紧要。相比之下，你是在调节空气，而不是人。

这项研究是在Covid-19大流行爆发之前完成的，但他们很快意识到了影响。亚当雷萨内克新闻稿引用如下:

新冠病毒-19大流行使公众意识到我们的健康对室内呼吸的空气质量是多么敏感。具体来说，我们知道，在这个“新常态”中，一些最安全的空间是户外空间，”Rysanek说。“随着气候变化和空调越来越成为全球的必需品，而不是奢侈品，我们需要准备一些不仅对环境更有益，而且对我们的健康更有益的替代品。如今，开着窗户保持凉爽的想法比六个月前更有价值。

空调模式已经被流感大流行所改变；北美工程师的共识正在转向更像欧洲（和被动住宅）的方式，即新鲜空气和通风与供暖或制冷是一个独立的系统。如果北美人最终将他们的头脑集中在平均辐射温度的概念和辐射热传递的重要性上，这也将改变建筑设计的范式。