Photonic Structure Textile Design for Localized Thermal Cooling Based on a Fiber Blending Scheme

传热 热辐射 热的 材料科学 不透明度 辐射传输 辐射冷却 红外线的 光学 热透过率 工作(物理) 光子学 光纤 光电子学 机械工程 热阻 物理 机械 工程类 热力学
作者
Peter B. Catrysse,Yu Song,Shanhui Fan
出处
期刊:ACS Photonics [American Chemical Society]
卷期号:3 (12): 2420-2426 被引量:80
标识
DOI:10.1021/acsphotonics.6b00644
摘要

There is great potential for energy savings in buildings if temperature set points of cooling systems can be extended by 1–2 °C (2–4 °F) provided that the thermal comfort of building occupants is maintained. Since most body heat is dissipated through thermal radiation, the photonic properties of textiles can play an essential role in localized thermal cooling. Current textiles are very opaque at infrared wavelengths and prevent the efficient transmission of thermal radiation from the human body when temperature set points are increased. In this work, we show a design approach for photonic structure textiles based on fiber materials that are both comfortable to wear and allow localized thermal cooling at increased set points. Our design principle is based on the blending of fibers that are largely infrared transparent to achieve efficient cooling and natural, infrared-opaque fibers for comfort of wearing. We use a full-vector electromagnetic field method to calculate our designs' spectral, directional properties and we apply a detailed radiative heat transfer model based on a full spectral, directional net radiation method that we developed. We demonstrate that our designs, containing up to one-third cotton and two-thirds nylon, allow net heat transfer at an extended set point of 26.1 °C (79 °F) that exceeds the cooling abilities of a cotton-only design at the current thermal comfort set point of 23.9 °C (75 °F), which can result in more than 30% energy savings. We also find that the combined (radiative, convective and conductive) heat transfer for our designs at 26.1 °C (79 °F) exceeds the metabolic power rate of 58.2 W/m2 for an adult in a sedentary state.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
领导范儿应助天真玲采纳,获得10
1秒前
milan发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
迷途羔羊完成签到,获得积分10
6秒前
HFH举报太阳花求助涉嫌违规
7秒前
ZRZR发布了新的文献求助150
8秒前
yejian完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
蕾蕾完成签到,获得积分10
10秒前
乐观三问发布了新的文献求助50
10秒前
lyy完成签到 ,获得积分10
12秒前
安舒博发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
14秒前
20秒前
超级李包包完成签到,获得积分10
20秒前
天真玲发布了新的文献求助10
21秒前
搜集达人应助lululiya采纳,获得10
22秒前
teriteri发布了新的文献求助10
23秒前
一两风完成签到 ,获得积分10
23秒前
wang发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
27秒前
沉默洋葱完成签到,获得积分10
27秒前
李悟尔发布了新的文献求助10
28秒前
Robert完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
ciki发布了新的文献求助10
30秒前
31秒前
31秒前
安舒博完成签到,获得积分10
33秒前
金平卢仙发布了新的文献求助10
33秒前
风趣小蜜蜂完成签到,获得积分10
33秒前
执着柔完成签到,获得积分10
34秒前
34秒前
马马发布了新的文献求助10
35秒前
35秒前
Qiiii发布了新的文献求助10
37秒前
蜜汁章鱼丸完成签到 ,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6513188
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8306599
关于积分的说明 17747111
捐赠科研通 5615276
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924059
邀请新用户注册赠送积分活动 1901153
关于科研通互助平台的介绍 1762850