蒸发/太阳/热辐射三重调控：新型TER装置为建筑零碳节能提供新方案
2026年6月24日，Nano Research Energy在线发表了香港中文大学龙祎教授团队与浙江大学谭刚教授团队合作的最新研究成果，题为"Evaporative/solar/thermal radiation regulations"。该研究设计并报道了一种集动态蒸发、太阳辐射与热辐射调节于一体的三重调控（TER）装置，为建筑节能提供了新的零碳解决方案。
建筑能耗约占全球能源消耗的40%，其中空调能耗占比达30%，是建筑能耗中最大的单项来源。发展高效、零碳且能适应季节变化的智能热管理技术，已成为绿色建筑领域的重要方向。动态辐射冷却（RC）作为一种成熟的零碳被动冷却技术，虽被广泛研究，但其制冷功率的调节范围有限，且性能严重受制于天气条件。理论上，蒸发冷却（EC）的制冷能力可比辐射冷却高出一个数量级，因此将二者动态集成于同一体系，有望实现"按需制冷"的智能热调控。然而，如何在不同气候条件下同时协调水蒸发速率、长波红外发射率和太阳透过率，此前尚无系统性研究。
针对上述瓶颈，研究团队设计了一种三重蒸发/太阳/热辐射调节（TER）装置（图1a），其核心由高缠结智能水凝胶复合材料与低辐射覆层集成而成。该装置通过水凝胶聚合物网络对水分子的"捕获—释放"可逆调控，结合表面覆层的长波红外反射作用，实现了接近100%的蒸发速率动态调节，以及太阳辐射和热辐射的可靠切换。冬季时，水分子被束缚于聚合物网络内部，且表面低辐射层暴露，从而有效抑制蒸发冷却和辐射散热，同时装置保持较高的太阳透过率以促进得热；夏季时，高缠结水凝胶发生相分离，水分子释放至表面，自由水的覆盖使长波红外发射率跃升至接近100%，同时相分离后的凝胶对太阳光产生强烈散射，三者协同实现高效制冷（图1b、c）。测试表明，该装置的蒸发速率切换能力（ΔEvap）高达93.2%（图1d）。在建筑供暖/制冷节能模拟中，TER装置的年净节能效果达到979 MJ，是传统动态辐射冷却装置的三倍多。
该成果为发展高效、可靠且适应气候变化的智能建筑零碳热管理技术提供了新的设计思路和实验借鉴，同时也为蒸发冷却与辐射冷却的协同调控研究开辟了可行路径。
图1：a）不同温度下的大尺寸（13*13厘米）TER样品照片；b）TER智能器件在低温和高温下的示意图；c）TER装置的理想蒸发行为概念图及实际演示。概念图中的紫色和黄色线条分别代表TER装置在冬季和夏季的理想水蒸发速率。实际演示照片为水凝胶中水分布的照片。为了展示水分分布，实际演示中的水被染成了红色；d）TER装置、传统动态辐射冷却智能窗和蒸发式冷却器的蒸发、热辐射和太阳辐射调节能力。动态辐射冷却智能窗不具备蒸发调节能力。蒸发式冷却器不具备热辐射和太阳辐射调节能力。
文章信息：
第一作者：王山城、阿不力米提·艾力
通讯作者：谭刚、龙祎
通讯单位：浙江大学建筑与土木工程学院、中国香港特别行政区新界香港中文大学电子工程系
相关论文信息：Wang S, Aili A, Zhou Z, et al. Evaporative/solar/thermal radiation regulations. Nano Research Energy, 2026, 5: e9120241. https://doi.org/10.26599/NRE.2026.9120241
论文标题：Evaporative/solar/thermal radiation regulations
论文网址：https://www.sciopen.com/article/10.26599/NRE.2026.9120241
DOI：10.26599/NRE.2026.9120241
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