热总是从温度高的物体传到温度低的物体,我们身边所有的物体都会放出热辐射，其中一些被大气层反射和吸收，另外部分处于特定波长范围的辐射能逃逸到更冷的外太空。在过去的几年中，斯坦福大学的研究团队一直根据“辐射冷却”开发一种屋顶系统，可以通过这样做来冷却建筑物，最新的技术测试已经设法使用类似太阳能电池板的设备来冷却水，而无需使用电力。
研发人员称之为辐射天空冷却系统。研究人员首先在2013年提出了这个概念，作为最终希望在无需电力的情况下冷却家庭住宅和建筑物。该系统将把建筑物内部的红外光散射出去，并将其以一定的波长发射到天空中，从而使其能够容易地通过地球大气层并直接进入太空。为了抵消来自太阳的热能，研究人员在这种设备上加上多层光学薄膜，能反射97％的太阳光，使系统在炎热阳光下仍然发挥作用。
这些初步的概念验证测试是使用大约（20厘米）宽的材料晶片完成的。之后，该团队把材料作为太阳能电池板的涂层，保持冷却，提高效率。现在，斯坦福大学的科学家已经对这个系统进行升级，并表明它可能是一种能冷却自来水的实用方法。在最近的测试中，该团队在屋顶上放置了四块面板，面积为0.2平方米。三天后，这些面板能够持续冷却水， 使温度降低3°至5°C。
利用这些测试收集的数据，研究人员模拟了这些面板如何在拉斯维加斯炎热干旱的气候中冷却一栋两层楼的办公楼。在这些测试中，建筑物被一种蒸汽压缩系统冷却，该系统的冷凝器又被新的面板冷却。他们发现整个夏天，这些面板将建筑物的冷却成本降低了20％以上，节约了大约14.3MWh 的电力。日常生活中，节约的冷却成本在18％-50％之间。
该研究的共同作者Aaswath Raman表示：“这项研究建立在我们以前的辐射天空冷却系统的基础上，但将其提升到一个新的水平。它首次提供了技术演示，说明如何使用辐射天空冷却来被动地冷却流体，并在此过程中将其与冷却系统连接起来以节省电力。”
为了继续开发这些设备，研究人员创立了一家名为SkyCool Systems的公司，目前他们正在将面板整合到空调和制冷系统中。
该研究成果发表在《自然·能源》杂志上。
