Page 98 - 电力与能源2021年第一期

9 2 陈小龙, 等: 基于辐射制冷超材料技术的变电站零能耗节能降耗研究与应用

( 1 ) 内部发热原因 一 般 分 为 4 种 [ 5 ] : 自 身 损 体系耐磨 性, 配 套 使 用 高 性 能 的 封 闭 底 和 透 明
耗、 回路故障、 外部故障、 绝缘介质故障。经过分 罩面效果更佳, 适用于我国 大部分地区, 且不受
析发现, 这 4 类内部发热原因必须从生产工艺和 气候的 影 响。该 涂 料 可 在 混 凝 土、 水 泥 砂 浆 基
安装管理上进行优化才能从根本上解决, 但因现 面、 金属设备表面、 SBS 材质表面、 纺织品、 石油
有技术限制, 无法完全避免内部发热, 因此采用的 化工储罐管线、 玻璃、 木材等基材上使用。厚浆
措施还是以对设备温度监控为主。 型产品和特定的施工体系, 可以充分隔绝水汽、
( 2 ) 外部发热。变电站运行设备因防雷和接 酸碱、 CO 2 等有害物 质对建筑设施的侵蚀, 对表
地需求, 大部分设备都是金属外壳。这些金属箱 面形成良好的保护。
体均布置在室外, 每天都会受到太阳的暴晒, 吸收 辐射制冷涂料涂层结构见图 1 , 自下而上分
了大量的太阳热量。由于箱体为密闭空间, 吸收 别是基材( 本项目基材为水泥和金属)、 专用适配
的热量不断在内部积累, 导致温度不断攀升, 特别 底漆( 封闭 底 或 界 面 剂 / 渗 透 底 漆)、 制 冷 中 涂、

是到了夏季, 温度甚至高达六七十度。 制冷面漆层、 罩面层。其中, 封闭底可以在抗碱
变电站运行设备出现发热情况而导致设备温 的同时提高制冷中涂的附着力。制冷中涂和制
度升高到某个极限时, 将会带来很严重的危害和 冷面漆对 太 阳 光 进 行 反 射 并 自 身 辐 射 能 量, 罩
后果 [ 6-7 ] 。因此, 本文主要从外部发热入手, 通过 面层对其他涂层进行耐候保护。针对混凝土表
辐射制冷超材料从根源上解决这一问题。 面应用辐射制冷涂料, 施工过程快速高效、 返工
率低, 后期 维 护 简 单 方 便、 易 清 洗, 外 观 保 持 度
2 辐射制冷超材料介绍
及耐久度好。
2.1 辐射制冷超材料的原理
辐射制冷超材料是一种具有零能耗制冷功能
的技术。
辐射 制 冷 超 材 料 的 净 辐 射 制 冷 功 率 P net 的
定义:
( 1 )
P net =P rad -P sol-P atm -P( cond + conv )
———辐射制冷超材料本身对外辐射的
式中 P rad 图 1 辐射制冷涂料涂层结构
整体涂层各项性能优 异, 具 有高辐 射 率、 高
功率; P sol ———材料吸收的太阳辐射功率, 即 P sol
=αI , α 为太阳辐射吸收率, I 为太阳辐射功率; 太阳光反 射 比 和 优 良 的 耐 老 化 性 能, 同 时 施 工
———材 料 吸 收 的 大 气 辐 射 功 率; 过程固化时间短、 附着力好, 施工性能极具竞争
P atm
P( cond+conv ) ———材料与 周 围 环 境 的 导 热 和 对 流 换 力。除此之 外, 辐 射 制 冷 涂 料 的 特 殊 成 分 和 结
热功率。 构使得施 工 后 的 表 面 耐 脏 耐 腐 蚀, 维 护 成 本 低
由式( 1 ) 可知, 辐射制冷超材料若能在具有较 廉。辐射制冷涂料常规性能如表1 所示, 表1 中
好的光谱选择性( 即 P atm 较小) 的同时满足对太阳 的性能为典型值。辐射制 冷涂料其他检测性能
光的高反射率( 即 P sol 较小), 即可实现在太阳直 如表 2 所示。
射情况下达到辐射制冷和降温的效果, 实现真正 表 1 辐射制冷涂料常规性能
的零能耗制冷。 项目 检测方法 典型值
2.2 辐射制冷超材料的选择 辐射制冷功率 /( W · m -2 ) Q / RL003 120
本文选用的是辐射制冷涂 料。辐 射 制 冷 涂 大气窗口( 8~13 μ m ) 辐射率 / % Q / RL005 — 2019 95
太阳光直接反射比 / % GB / T2680 — 1994 88
料为水性 涂 料, 特 点 是: ① 气 味 小、 挥 发 性 有 机
不起泡、
化 合 物 ( Volatile Or g anic Com p ounds , 简 称 外观 GB / T1865 — 2009 不剥落、
VOC ) 含量极低、 涂装平滑美观、 抗污能力强、 耐 耐人工气候 无裂纹
候、 色泽均匀饱满并有多款 颜色可供选择; ② 滚 老化性 400h ) 粉化 / 级 GB / T1865 — 2009 ≤1
辐射制冷功率 /
涂、 喷涂、 刷 涂 均 可, 不 受 建 筑 物 造 型 复 杂 的 影 ( W · m -2 ) Q / RL003 — 2019 ≥110
响, 建设周期短, 节能效率高。高固含涂层增加