Wenn Sie jemals bemerkt haben, dass wolkenlose Nächte kälter als wolkig sind, dann haben Sie Night Sky Radiant Cooling erlebt.
Die Temperatur der Erdoberfläche ist relativ konstant, so dass die Menge an Energie, die in Form von Wärme von der Erdoberfläche in der Nacht verloren geht, mehr oder weniger der gleichen entspricht wie die Menge an Energie, die von der Sonne mit der Geschwindigkeit von ca. 1,5 x 10 ^ 19 kJ pro Tag. Sonst würde der Planet überhitzen. Natürlich, gerade jetzt eines unserer Probleme ist , dass die Erde ist ein bisschen Überhitzung , aber für den Augenblick können sagen , dass wir immer noch , dass die meisten Wärme von der Erde in der Nacht als wieder in unbeheizten Raum abgestrahlt wird , thermische Infrarotstrahlung. Bitte gestatten Sie mir, Sie Graf von Rumford vorzustellen .
Vor zwei Jahrhunderten erfand er einen effizienteren und rauchfreien Kamin. Dafür erhielt er sofortige Berühmtheit und den ewigen Dank der Damen in Londoner Salons. Er war ein gewisser Experte für Wärmeübertragung und bemerkte auf seinen Reisen, dass “die Bewohner bestimmter heißer Länder, die nachts auf den Spitzen ihrer Häuser schlafen, um cooler und bequemer zu sein, diese Situation klug wählen um ihre Ruhestunden zu verbringen . “Er kam zu dem Schluss, dass” kühlende Strahlen ” ständig von” den Himmeln “auf die Erdoberfläche gelangen, um den Planeten zu kühlen.
Wir wissen jetzt, dass Wärme die Übertragung von Wärme in ein Objekt ist und dass Kühlung die Übertragung von Wärme aus einem Objekt ist. Ob es heizt oder kühlt, hängt von der Richtung der Strahlung ab, aber die Wirkung der Kühlung ist die gleiche, als ob es tatsächlich eintretende “Kühlstrahlen” gäbe. Es ist keine schlechte Art, über die Strahlungswärme des nächtlichen Himmels nachzudenken.
Ein früherer Artikel über yakhchal beschrieb, wie die Perser um 400 v. Chr. Die Strahlungswärme des Nachthimmels nutzten, um im Winter Eis zu machen. Yakhchal der gewölbten Art waren in Yazd (jetzt mitten im Iran) üblich, wo das Klima besonders passend war.
Hier ist ein Jahr stündliche Temperaturberichte für Yazd.
GEFRIEREN (blau) 0 ° C kalt (dunkelgrün) 10 ° C kalt (hellgrün) 18 ° C angenehm (gelb) 24 °
warm (hellrot) 30 ° heiß (mittel rot) 38 ° heiß (dunkel) rot)
Wir wissen, dass die Yazd-Eismaschinen über die Strahlungswärme des nächtlichen Himmels wussten, weil
- Mauern im Osten, Süden und Westen schützten die eisgefrorenen Gebiete vor der Strahlungshitze der Sonne
- Diese Wände hielten auch die Luft hinter sich, um die Temperatur der Luft unmittelbar über dem Eis noch weiter zu senken
- Die eisgekühlten Becken waren tagsüber mit Stroh bedeckt, um die Wärmestrahlung vom Taghimmel zu minimieren
- Dieses Stroh wurde nachts entfernt, um die Wärmestrahlung zum Nachthimmel zu erhöhen
- yakhchal wurden an den Rändern der Städte gebaut
(In ihrer Arbeit ” Bewertung der antiken Kühlschränke: Eine nachhaltige Methode, Eis in heiß- trockenen Klimaten zu speichern “, berichten Mahdavniejad und Javanrudi , dassyakhchal auf dem Land wegen ihrer großen Bodennutzung und gebaut wurden die hohen Kosten für Land in den Städten, vielleicht, aber wenn die alten Perser die nächtliche Strahlungskühlung verstanden, dann würden sie natürlich ihre Eisproduktionsanlagen von den Städten und ihren Wärmeinseln wegstellen.) Dies ist eine Skizze des Eishauses von der Rand der Stadt von Kashan, von 1677.
Es ist bekannt, dass der Prozess Eis produzieren kann, selbst wenn die Umgebungstemperaturen über dem Gefrierpunkt liegen. Nach der Herstellung wurde das Eis in den Yachchal transportiert und im Sommer gelagert. Allerdings glaube ich nicht, dass die Verwendung von Nachthimmel-Strahlungskühlung beendet wurde, nachdem das Eis gelagert wurde. In „Eine Übersicht über die iranischen Ice – Repositorys, die ein Beispiel der traditionellen indigenen Architektur“, Hosseini und Namazian Zustand , dass
einer der Vorteile dieser Gewölbe war , dass sie stufenartig mit Treppen gebaut werden könnten Arbeiter zu helfen , die äußere Kruste des Gewölbes mit Stroh zu decken [Stroh] zum Schutz vor regen, Schnee, Sonne und atmosphärische Schwankungen. Sie bauten kleinere Treppen zwischen diesen Treppen, um es den Arbeitern zu ermöglichen, zu falten. So konnten Leute sie leicht beibehalten oder reparieren.
http://www.andrewschneider.com/gallery/series-IranToYazd/index.html
Wenn diese abgestufte Konstruktion es erlaubte, die Kuppel während des Tages aus irgendeinem Grund leicht mit Stroh zu bedecken, dann würde dieses Stroh auch die Kuppel vor Hitzeentwicklung am Tag schützen. Darüber hinaus und mit gleicher Leichtigkeit würde die abgestufte Konstruktion ermöglichen, dass das Stroh nachts leicht entfernt werden kann, und so eine Kühlung des Nachthimmels ermöglichen, um die Kuppel während der Sommernächte zu kühlen. Ich vermute, das ist es, was Hosseini und Nazamian damit gemeint haben.
In der Hitze der Sommer besonders in den zentralen Regionen erhitzt die Sonne die Yakchal Kuppel. Diese Methode wurde auch angewendet, um zu verhindern, dass das Eis in heißen Jahreszeiten schmilzt.
Eine 250 mm dicke Lehmziegelwand hat einen U-Wert von 0,36 und eine 350 mm Wand hat einen U-Wert von 0,26. [ Ref. ] Lehmziegelwände haben einen geringen Wärmewiderstand und speichern Wärmeenergie gut. Leider wurde genau dies nicht gewünscht. Es ist sinnvoll, die Kuppeln tagsüber mit Stroh zu bedecken und nachts das Stroh zu entfernen. Derselbe Prozess, der bei der Herstellung des Eises funktioniert hat, hat auch bei der Lagerung funktioniert. 
Das Interesse an der nächtlichen Himmelsstrahlungskühlung nahm mit der Entwicklung der Kühlung ab.
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Die folgende kurze Zusammenfassung der Entwicklungen im späten 20. Jahrhundert bei der Anwendung von Nachthimmel – Strahlungskühlungen stammt zum großen Teil aus der Studie ” Potenziale der Nachthimmel – Strahlung zur Einsparung von Wasser und Energie im Bundesstaat New Mexico ” des Architekten Mark Chalom “Design und Konstruktion von umweltgerechte Gebäude “.
1967 bauten Harold Hay und John Yellott ein einstöckiges, einstöckiges Gebäude, auf dessen Dach sich eine Reihe von Teichen mit einer Gesamtfläche von 170 Quadratmetern befand, die mit beweglichen Dämmplatten verkleidet waren. Das war alles, was dazu gehörte.
Während des Tages wurden die Platten geschlossen, damit sich das Wasser nicht aufheizte, und nachts wurden die Platten zurückgezogen, um das Wasser dem Nachthimmel auszusetzen und die während des Tages gewonnene Wärme auszustrahlen. Im Winter wurde der Prozess umgekehrt und das Wasser wurde an sonnigen Tagen ausgesetzt und bei Nacht oder bewölkten Tagen abgedeckt. Hier ist was passiert ist. Das ist gut.
1973 bauten sie ein zweites Haus in Atascadero, auf halber Strecke zwischen Los Angeles und San Jose an der kalifornischen Küste. Diesmal war das Haus etwa 1.100 m² groß und das Wasser war in Plastikwasserbett-ähnlichen Taschen enthalten. Das System hatte keine Pumpen, Kompressoren, Rohrleitungen oder Kanäle und konnte leicht von den Bewohnern bedient werden. Die Innentemperaturen lagen zwischen 68 ° F und 72 ° F, während die Außentemperatur zwischen 32 ° F und 68 ° F schwankte.
Seit 40 Jahren heizt und kühlt es ohne Strom. Seine einzige Anerkennung war die 1976Bicentennial Auszeichnungen für die Kategorien von Umwelt- und Solarenergie. [ Ref. ]
Während Hay und Yellott mit ihren Skytherm-Häusern die Kühlung von Dächern durch den Nachthimmel erkundeten, erforschte Steve Baer seine Verwendung in Water Walls . Sein 1972-Haus in New Mexico verwendet einen Stapel von 55-Gallonen-Fässern mit Wasser gefüllt, um thermische Masse bereitzustellen. Die Südwände waren mit Einscheibenglas verglast, hatten jedoch isolierte, reflektierende Abdeckungen, die an sonnigen Wintertagen abgesenkt und nachts geschlossen wurden. [Bild von hier – danke Batiactu!]
Das Innere.
Seitdem haben Steve Baer und Zomeworks das Doppelspiel-Solarheiz- und -kühlsystementwickelt, das sowohl ein passives Solarheizsystem als auch ein Strahlungskühlsystem für Gebäude ist. Das Double-Play-System verwendet eine oder mehrere Absorberplatten, die an der Südseite einer Struktur angebracht sind. ( Die Untersuchungen von Mark Chalom haben ergeben, dass die Kühlwirkung nur um 25% reduziert wird, wenn die Radiatoren für den Nachthimmel vertikal montiert sind.)
Double Play Testgebäude
Es gibt Wasserspeicher in der Decke und Kühler / Absorber-Kühlschlangen auf dem Dach.
Das System funktioniert.
Zomeworks hat außerdem CoolCells entwickelt, bei denen es sich um hochisolierte , passiv gekühlte Außengehäuse handelt, die die Lebensdauer von Batterien und leistungsschwachen elektronischen Geräten schützen und verlängern. Sie arbeiten auch. [ Hier sind einige Leistungsdiagramme .]
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In den Klimata, die es erlauben, kann die Verwendung von unglasierten Radiatoren zur Kühlung große Kosteneinsparungen ermöglichen, da NSRC bei der Erzeugung von Kühlung billiger ist als Kühlung, und weil Pumpen effizienter sind als Ventilatoren, wenn sie bewegt werden. Laut Steve Baer wird die Heizkörperplatte zu einem “Sensor”, der auf die verschiedenen Wettervariablen reagiert, die ihn umgeben, wie Wind und Bewölkung, und eine Kälte erzeugen, die die kälteste nutzbare Temperatur in diesem Moment ist.
Das Nachdenken über alle Faktoren vereinfacht die Berechnung der Radiant Cooling Rate für den Nachthimmel, aber für uns müssen wir nur verstehen, dass die Nachthimmel-Strahlungskühlung 90-95% weniger Energie verbraucht als Klimaanlagen und 65-80% Energie als Verdunstungskühler , um die gleiche Menge an Kühlung bereitzustellen .
