团队 | 放缓全球气候变暖的脚步——零能耗被动辐射制冷技术团队故事

原创 中建西南院 中建西南院

今年夏天，极端高温天气不断刷新历史纪录，滚滚热浪席卷了整个北半球。工业化时代，温室气体排放所造成的全球变暖已经结出了高温频发的恶果，极大地影响到了每个人的生活。面对这一严峻形势，节能减排，双碳发展，已成为关乎国家可持续发展的一项基本国策！

全球能源的一个重要用途是制冷。其中，单是建筑物夏季空调制冷能耗就占到了全球总能耗的15%。除此之外，移动通信基站、数据中心、储能变电站、油罐、冷链和低温储粮仓库等工农业基础设施每年也会消耗巨量的制冷用电。

面对全球变暖这一重大时代课题，中建西南院以时不我待的担当精神主动作为迎难而上。于2020年6月成功引进2014度北京市和国家级“科技创新标兵”获得者张卫东博士并组建起由留学归国博士后薛晓博士、李艳稳博士及研发动手能力很强的专业技术人员张红强、蔡元柱、杨卓等6人构成的零能耗被动辐射节能研发团队。

研发团队顺应时代潮流，在前期荧光及辐射制冷涂料的前瞻性研发基础上，原创性地将表面科学两项前沿领域新技术“阳光直射下表面温度低于环境气温的零能耗日间被动辐射制冷涂层技术”与“超疏水或超疏水/超疏油自清洁涂层技术”完美结合起来达到世界领先水平。

基于前期和上述研发成果，过去三年里，团队在影响因子高达30.849的顶级综合性期刊《Advanced Materials》和影响因子7.305的专业性期刊《Solar Energy Materials and Solar Cells》等发表7篇高水平学术论文，影响因子总和高达70.3。同时，团队还申请了10项发明专利，已获得授权的发明专利4项。

回顾整个研发过程，为了这些有可能成为独角兽的系列零能耗节能产品，团队所有成员都做出了极大的牺牲。为了缩短研发周期尽快出成果，团队以2020年11月租借的成都航空职业技术学院实验室为研发基地，开始了艰辛的新产品研发之路。团队成员分别来自北京、香港和广州，他们租住学校宿舍，以实验室为家，生活两点一线，按照课题负责人走路都在阅读文献和思索出来的一个又一个配方，一遍又一遍地进行交叉和平行试验，循序渐进地提高涂层的太阳反射率，直到创世界纪录的98.6%。

为防止涂层被污染后反射率急剧下降导致涂层失去阳光直射下的制冷性能，团队同步开发出表面科学另一至今仍尚未产业化的前沿领域新技术超疏水或超疏水/超疏油自清洁透明罩面涂层，不仅可以为日间被动辐射制冷涂层提供水油不沾的自清洁保护，还科学预判到引入自清洁保护面层能够大大提升涂层的红外辐射率和散热性。经过三个多月无数次的尝试、失败和配方改进后，最终成功研发出超疏水/超疏油透明罩面涂层，该涂层体系吸热最少，散热最好，乃阳光直射下当今世界最冷的表面！

以产业化为研发初衷和导向的研究团队，仅用半年就成功研发出了世界领先的零能耗超双疏自清洁白色日间被动辐射制冷涂料。紧接着，只用两个多月就顺利完成了涂料的中试及产业化生产。与此同时，还完成了涂层在成都、广州和重庆的户外性能检测及涂层本征性能的第三方检测，投稿3篇SCI英文论文，撰写6项发明专利。

2021年8月底，研发团队自香港理工大学引进薛晓博士，同步开始了彩色日间被动辐射制冷涂料和辐射保温涂料的攻关及零能耗超双疏自清洁白色被动辐射制冷涂料的工程示范及应用。仅用5个月，就开发出了红、黄、蓝、橙、灰五种彩色制冷涂料，完成白色制冷涂料在不同气候带移动通信基站、电力设施和粮食存储方面的工程示范以及在拉萨宁算数据中心的正式工程应用。

2022年春节还未过完，团队成员就全部归队投入紧张的研发攻关，从此再无休息日。在继续彩色制冷涂料和辐射保温材料户外实验的同时，进一步巩固白色制冷涂料在移动通信基站和粮食存储上的工程示范，探索白色制冷涂料在冷冻库和化工原料及油气储罐上的工程应用。

过去一年的工程示范及工程应用期间，整个研发团队几乎走遍全国各地，将涂料成功应用于不同气候带上的不同基材建筑物、户外生活设施、移动通信基站、数据中心、粮食存储、冷链、电力设施和化工原料及储罐上。

在迄今为止的32个工程示范和应用，每年可节约空调制冷用电量284103 kwh。折合节约标煤88.1 吨；减排二氧化碳239.2 吨；减排雾霾主要成分二氧化硫8.5吨、氮氧化合物4.3吨、碳粉尘77.3吨。

随着马上开始的8个领域的规模化应用，节能减排的数字将是极为惊人的！按照气候模型计算，如果将全球裸露地表的60%替换为各种日间被动辐射制冷材料，可以将全球平均气温降低1.8 ℃。

得益于8大领域工程示范及应用中所取得的无与伦比的制冷节电效率，在一系列国家级媒体宣传报道的加持下，刚满1岁的零能耗超双疏自清洁被动辐射制冷涂料开始了在移动通信基站、低温储粮和化工原料及油气储罐三个领域的规模化应用，展现出极为光明的推广应用前景。

在现有8大工程应用领域的基础上，为解决汽车、动车、高铁和军用舰艇等交通运输工具夏季的制冷能耗，研发团队再接再厉、大胆创新，在世界范围内首开先河，启动日间被动辐射制冷粉末涂料研发工作，希望通过静电喷涂和热固化成型的途径，大幅提高漆膜的光泽、亮度、硬度和耐腐蚀性能，满足上述军用和民用交通工具基本需求的同时，将表面温度降低至环境气温以下，降低夏季空调制冷能耗，进而节约油耗。

下一步，研发团队将全力配合经营推广团队做好产品应用推广工作，争取把零能耗超双疏自清洁日间被动辐射制冷涂料以不同的产品形式广泛应用于包括但不限于上述九大领域，助力国家双碳发展战略，放缓全球气候变暖的脚步，为未来留下一片绿水青山！

编审 / 中建西南院融媒体中心

素材来源 / 建筑新材料及新产品创新中心

编辑 / 张卫东

校对 / 陈序 屠然 陈周超

原标题：《团队 | 放缓全球气候变暖的脚步——零能耗被动辐射制冷技术团队故事》

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