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摘要

针对车用空调的高能耗问题, 设计了一种将辐射制冷膜和电致变色膜结合的可调节多层膜. 为研究多层膜的降温与温度调节性能, 搭建了贴膜方箱装置, 并在室内对贴膜装置进行太阳光模拟器照射实验, 结果表明, 多层膜相比单层辐射制冷膜最大箱内降温提升约9.8 ℃, 且能通过改变多层膜透过率实现约4.6 ℃的温度调节, 具有较强的降温与温度调节潜力. 为研究多层膜的环境适应性, 在夏季和冬季的室外对贴膜装置进行实际太阳照射实验, 结果表明: 夏季多层膜降温效果明显, 最大箱内降温高达12.9 ℃; 而冬季多层膜降温效果较弱, 最大箱内降温仅有1.9 ℃, 具有良好的环境适应性. 综上, 该多层膜可为降低汽车空调能耗提供一种新的解决方案.

关键词:

Abstract

Energy and environmental challenges caused by the excessive consumption of fossil fuels are major concerns worldwide, and the use of automotive air conditioning can increase total fuel consumption by 10% to 30%, thereby exacerbating these problems. To reduce the energy consumption for automotive air conditioning, a multilayer-film design based on radiative cooling and electrochromic modulation is proposed for regulating the temperature inside vehicles. The designed multilayer-film not only passively realizes temperature drop but also actively regulates the entry of solar radiation, which can help the vehicle air conditioning system to adjust the interior temperature autonomously. To verify its effectiveness, a film-applied empty box device is designed for radiometric temperature measurement. Experimental results indicate that the maximum interior temperature drop of the multilayer film increases by approximately 9.8 ℃ compared with that of single-layer films in the sunlight irradiation, and dynamic temperature regulation of about 4.6 ℃ can be achieved by adjusting the transmittance of the multilayer film. To study the environmental adaptability of the multilayer film, experiments are conducted on an outdoor film-applied device during the summer and winter in Shenyang, China ($\rm 41^\circ44'N, 123^\circ39'E$), the place which is characterized by a typical temperate continental climate. Results indicate that under high temperature conditions of 30–40 ℃ in summer, the maximum internal temperature drop of the multilayer film reaches 12.9 ℃; while under low temperature conditions of 0–15 ℃ in autumn and winter, the maximum internal temperature drop is only 1.9 ℃, preventing the interior temperature from being too low. In addition, the maximum interior temperature drop increases with the solar radiation intensity and ambient temperature increasing. Therefore, the proposed multilayer-film design, with its potential for temperature self-regulation, provides a promising solution for reducing energy consumption and improving passenger comfort.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:魏琳扬,weilinyang@smm.neu.edu.cn; 历秀明,lixiuming@smm.neu.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 52106079)、辽宁省自然科学基金联合基金(批准号: 2023-MSBA-059)和中央高校基本科研业务费(批准号: N2325021)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Wei Lin-Yang,weilinyang@smm.neu.edu.cn; Li Xiu-Ming,lixiuming@smm.neu.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 52106079), the Joint Funds of the Natural Science Foundation of Liaoning Province of China (Grant No. 2023-MSBA-059), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Ministry of Education of China (Grant No. N2325021).

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施引文献

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参数	百分数/%	参数	百分数/%
反射率	8	光太阳能增益系数	1.24
穿透率	66	太阳能总隔断率	47
紫外线阻隔率	99.9	热增益减少率	28.67
太阳能辐射吸收系数	0.53	炫光减少率	26

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参数	数值	参数	数值
穿透率(30 V)%	73.5	功耗/(W·m^–²)	6
穿透率(15 V)/%	65.5	使用寿命/h	>50000
穿透率(0 V)/%	10.4	工作温度/℃	–20—70
紫外线隔断率/%	98	可视角度/(°)	120
工作电压/V	0—30	基材厚度/μm	600±50

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