Radiative cooling by sand

Name: Radiative cooling by sand
Author: Hocaoğlu, Ahmet

İsim	Radiative cooling by sand
Yazar	Hocaoğlu, Ahmet
Basım Tarihi:	2024
Konu	Electrical engineering, Building construction, Energy systems, Sand, Building materials, Thermal properties, Materials at low temperatures, Materials
Tür	Belge
Dil	İngilizce
Dijital	Evet
Yazma	Hayır
Kütüphane:	Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası	5dd06458-9b1d-4a95-90f9-4bd9f596559b
Lokasyon	Department of Electrical and Electronics Engineering
Tarih	2024
Örnek Metin	Passive radiative cooling is one of the upcoming technologies likely to help decrease the negative impacts of climate crises and reduce energy consumption in buildings. The principle of radiative cooling involves radiating heat from the surface of a building into space, thus reducing the reliance on air conditioning systems. Understanding the fundamentals of passive radiative cooling is important for thermal management related to buildings and industrial applications. The principle of radiative cooling in buildings involves selectively reflecting incident radiating heat from the surroundings and selectively emitting energy from a surface to the surroundings to achieve minimum heat load on the system. In the case of buildings, solar radiation incident on roofs can be reflected or absorbed. The absorbed heat is either transferred to the surrounding air by convection or it will be emitted back to the sky. If a surface is desired to be radiatively cooled it must have a large reflection of solar energy at the visible wavelength range and the highest radiation emission at the atmospheric window range (8-13 µm wavelength range) as discussed in detail in the thesis. This technique can significantly help reduce greenhouse gas emissions as it will help decrease air-conditioner use in warm climates during the summer months. Recently, the use of nanoparticles and different structures has been considered for passive radiative cooling applications. In this study, we investigate the radiative cooling properties of sand particles experimentally and compare their performance with other materials including silicon dioxide, titanium dioxide, and zinc oxide. Scanning electron microscopy (SEM) is used to analyze the morphology of the surface of sand the particles, and the other materials used in the study for comparison. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) experiments were conducted in order to measure the absorbance and transmittance percentage of the samples. In addition, the absorption coefficient was calculated from the FT-IR measurements. The absorption coefficient of the sand samples showed a high ratio (in the units of 1/m which was approximately between 0.4⨯10^4 and 0.8⨯10^4 for all the pellet samples at the atmospheric window range. Also, the behavior of the absorption profiles of the sand sample and ZnO were very similar in their ratios, especially in the atmospheric window range. Also, we observed that the emission shows the highest peaks at 6.78 µm, 9.24 µm, 11.69 µm, and 14.05 µm for all sand pellet samples. Thus, the properties of sand samples experimentally studied in this work show that they can be used for radiative cooling due to their abundance and thermal properties with better performance., Pasif radyatif soğutma, iklim krizlerinin olumsuz etkilerini azaltmaya ve binalardaki enerji tüketimini düşürmeye yardımcı olması muhtemel yeni teknolojilerden biridir. Radyatif soğutma prensibi, ısının bir binanın yüzeyinden uzaya yayılmasını ve böylece klima sistemlerine olan bağımlılığın azaltılmasını içerir. Pasif radyatif soğutmanın temellerini anlamak, binalar ve endüstriyel uygulamalarla ilgili termal yönetim için önemlidir. Binalarda radyatif soğutma prensibi, sistem üzerinde minimum ısı yükü elde etmek için çevreden gelen ısının seçici olarak yansıtılmasını ve bir yüzeyden çevreye seçici olarak enerji yayılmasını içerir. Binalar söz konusu olduğunda, çatılara gelen güneş radyasyonu yansıtılabilir veya absorbe edilebilir. Absorbe edilen ısı ya konveksiyon yoluyla çevredeki havaya aktarılır ya da gökyüzüne geri yayılır. Bir yüzeyin radyatif olarak soğutulması isteniyorsa, tezde ayrıntılı olarak tartışıldığı gibi, görünür dalga boyu aralığında güneş enerjisini büyük ölçüde yansıtması ve atmosferik pencere aralığında (8-13 µm dalga boyu aralığı) en yüksek radyasyon emisyonuna sahip olması gerekir. Bu teknik, yaz aylarında sıcak iklimlerde klima kullanımını azaltmaya yardımcı olacağından sera gazı emisyonlarının azaltılmasına önemli ölçüde yardımcı olabilir. Son zamanlarda, pasif radyatif soğutma uygulamaları için nanopartiküllerin ve farklı yapıların kullanımı düşünülmektedir. Bu çalışmada, kum partiküllerinin radyatif soğutma özelliklerini deneysel olarak araştırıyor ve performanslarını silikon dioksit, titanyum dioksit ve çinko oksit gibi diğer malzemelerle karşılaştırıyoruz. Taramalı elektron mikroskobu (SEM), kum parçacıklarının ve çalışmada karşılaştırma için kullanılan diğer malzemelerin yüzey morfolojisini analiz etmek için kullanılmıştır. Örneklerin absorbans ve geçirgenlik yüzdesini ölçmek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) deneyleri yapılmıştır. Ayrıca, FT-IR ölçümlerinden soğurma katsayısı hesaplanmıştır. Kum numunelerinin soğurma katsayısı, atmosferik pencere aralığında tüm pelet numuneleri için yaklaşık 0.4⨯10^4 yaklaşık 0.8⨯10^4 arasında olan yüksek bir oran (1/m birimlerinde) göstermiştir. Ayrıca, kum numunesi ve ZnO'nun soğurma profillerinin davranışı, özellikle atmosferik pencere aralığında, oranlarında çok benzerdi. Ayrıca, emisyonun tüm kum pelet örnekleri için 6.78 µm, 9.24 µm, 11.69 µm ve 14.05 µm 'de en yüksek pikleri gösterdiği gözlemlenmiştir. Dolayısıyla, bu çalışmada deneysel olarak incelenen kum numunelerinin özellikleri, bollukları ve daha iyi performansa sahip termal özellikleri nedeniyle radyatif soğutma için kullanılabileceklerini göstermektedir.

Kaynağa git Özyeğin Üniversitesi

Aramaya Dön

Özyeğin Üniversitesi

Kaynağa git

Radiative cooling by sand

Yazar Hocaoğlu, Ahmet

Basım Tarihi 2024

Konu Electrical engineering, Building construction, Energy systems, Sand, Building materials, Thermal properties, Materials at low temperatures, Materials

Tür Belge

Dil İngilizce

Dijital Evet

Yazma Hayır

Kütüphane Özyeğin Üniversitesi

Kayıt Numarası 5dd06458-9b1d-4a95-90f9-4bd9f596559b

Lokasyon Department of Electrical and Electronics Engineering

Tarih 2024

Örnek Metin Passive radiative cooling is one of the upcoming technologies likely to help decrease the negative impacts of climate crises and reduce energy consumption in buildings. The principle of radiative cooling involves radiating heat from the surface of a building into space, thus reducing the reliance on air conditioning systems. Understanding the fundamentals of passive radiative cooling is important for thermal management related to buildings and industrial applications. The principle of radiative cooling in buildings involves selectively reflecting incident radiating heat from the surroundings and selectively emitting energy from a surface to the surroundings to achieve minimum heat load on the system. In the case of buildings, solar radiation incident on roofs can be reflected or absorbed. The absorbed heat is either transferred to the surrounding air by convection or it will be emitted back to the sky. If a surface is desired to be radiatively cooled it must have a large reflection of solar energy at the visible wavelength range and the highest radiation emission at the atmospheric window range (8-13 µm wavelength range) as discussed in detail in the thesis. This technique can significantly help reduce greenhouse gas emissions as it will help decrease air-conditioner use in warm climates during the summer months. Recently, the use of nanoparticles and different structures has been considered for passive radiative cooling applications. In this study, we investigate the radiative cooling properties of sand particles experimentally and compare their performance with other materials including silicon dioxide, titanium dioxide, and zinc oxide. Scanning electron microscopy (SEM) is used to analyze the morphology of the surface of sand the particles, and the other materials used in the study for comparison. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) experiments were conducted in order to measure the absorbance and transmittance percentage of the samples. In addition, the absorption coefficient was calculated from the FT-IR measurements. The absorption coefficient of the sand samples showed a high ratio (in the units of 1/m which was approximately between 0.4⨯10^4 and 0.8⨯10^4 for all the pellet samples at the atmospheric window range. Also, the behavior of the absorption profiles of the sand sample and ZnO were very similar in their ratios, especially in the atmospheric window range. Also, we observed that the emission shows the highest peaks at 6.78 µm, 9.24 µm, 11.69 µm, and 14.05 µm for all sand pellet samples. Thus, the properties of sand samples experimentally studied in this work show that they can be used for radiative cooling due to their abundance and thermal properties with better performance., Pasif radyatif soğutma, iklim krizlerinin olumsuz etkilerini azaltmaya ve binalardaki enerji tüketimini düşürmeye yardımcı olması muhtemel yeni teknolojilerden biridir. Radyatif soğutma prensibi, ısının bir binanın yüzeyinden uzaya yayılmasını ve böylece klima sistemlerine olan bağımlılığın azaltılmasını içerir. Pasif radyatif soğutmanın temellerini anlamak, binalar ve endüstriyel uygulamalarla ilgili termal yönetim için önemlidir. Binalarda radyatif soğutma prensibi, sistem üzerinde minimum ısı yükü elde etmek için çevreden gelen ısının seçici olarak yansıtılmasını ve bir yüzeyden çevreye seçici olarak enerji yayılmasını içerir. Binalar söz konusu olduğunda, çatılara gelen güneş radyasyonu yansıtılabilir veya absorbe edilebilir. Absorbe edilen ısı ya konveksiyon yoluyla çevredeki havaya aktarılır ya da gökyüzüne geri yayılır. Bir yüzeyin radyatif olarak soğutulması isteniyorsa, tezde ayrıntılı olarak tartışıldığı gibi, görünür dalga boyu aralığında güneş enerjisini büyük ölçüde yansıtması ve atmosferik pencere aralığında (8-13 µm dalga boyu aralığı) en yüksek radyasyon emisyonuna sahip olması gerekir. Bu teknik, yaz aylarında sıcak iklimlerde klima kullanımını azaltmaya yardımcı olacağından sera gazı emisyonlarının azaltılmasına önemli ölçüde yardımcı olabilir. Son zamanlarda, pasif radyatif soğutma uygulamaları için nanopartiküllerin ve farklı yapıların kullanımı düşünülmektedir. Bu çalışmada, kum partiküllerinin radyatif soğutma özelliklerini deneysel olarak araştırıyor ve performanslarını silikon dioksit, titanyum dioksit ve çinko oksit gibi diğer malzemelerle karşılaştırıyoruz. Taramalı elektron mikroskobu (SEM), kum parçacıklarının ve çalışmada karşılaştırma için kullanılan diğer malzemelerin yüzey morfolojisini analiz etmek için kullanılmıştır. Örneklerin absorbans ve geçirgenlik yüzdesini ölçmek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) deneyleri yapılmıştır. Ayrıca, FT-IR ölçümlerinden soğurma katsayısı hesaplanmıştır. Kum numunelerinin soğurma katsayısı, atmosferik pencere aralığında tüm pelet numuneleri için yaklaşık 0.4⨯10^4 yaklaşık 0.8⨯10^4 arasında olan yüksek bir oran (1/m birimlerinde) göstermiştir. Ayrıca, kum numunesi ve ZnO'nun soğurma profillerinin davranışı, özellikle atmosferik pencere aralığında, oranlarında çok benzerdi. Ayrıca, emisyonun tüm kum pelet örnekleri için 6.78 µm, 9.24 µm, 11.69 µm ve 14.05 µm 'de en yüksek pikleri gösterdiği gözlemlenmiştir. Dolayısıyla, bu çalışmada deneysel olarak incelenen kum numunelerinin özellikleri, bollukları ve daha iyi performansa sahip termal özellikleri nedeniyle radyatif soğutma için kullanılabileceklerini göstermektedir.