重點摘要:輻射冷卻是什麼?
輻射冷卻是讓物體把熱以 8~13 μm 紅外線放射出去的現象。這個波段大氣幾乎不吸收(稱為「大氣窗口」),熱可以直接散到約 −270℃ 的外太空。輻射冷卻材料同時反射大部分陽光,散出去的熱比吸進來的多,所以白天在太陽底下也能低於外氣溫,而且完全不用電。實測中,金屬屋頂表面可降 20~35℃;冬季暖房用電只增加 3.2% 以內。
從「晴天的夜晚特別冷」說起
冬天晴朗無雲的夜晚,比陰天的夜晚冷得多,清晨草地上還會結霜。原因是地面的熱會以紅外線往上放射,陰天時被雲擋回來;晴天沒有雲,熱就直接穿過大氣散到外太空。這種「靠放射把熱散掉」的現象,就是輻射冷卻。
地球表面約 25℃,外太空約 −270℃,是一個巨大、免費的「散熱器」。問題是:白天太陽表面約 5,500℃,照下來的熱遠比散出去的多,所以一般物體在太陽底下只會越曬越熱。
白天也能降溫的關鍵:反射+放射
輻射冷卻材料要在白天低於外氣溫,必須同時做到兩件事:
- 把陽光反射掉→0.3~3 μm(可見光與近紅外線)盡量反射,熱進不來
- 在大氣窗口強力放射→8~13 μm 放射率接近 100%,熱穿過大氣散到外太空

一般白漆只做到第一件事,所以只能「少吸熱」;輻射冷卻材料用特殊的光學結構同時做到兩件事,散熱大於吸熱時,表面就會低於外氣溫。以市售產品為例,反射膜的日射反射率約 83%、冷卻塗料約 86%,8~13 μm 放射率都在 90% 以上。
輻射冷卻跟隔熱漆、隔熱材差在哪?
| 比較 | 隔熱漆(遮熱) | 隔熱材(斷熱) | 輻射冷卻 |
|---|---|---|---|
| 原理 | 反射部分日照 | 減緩熱傳導 | 反射日照+把熱放射到外太空 |
| 日照下表面溫度 | 高於外氣溫 | 高於外氣溫 | 可低於外氣溫 |
| 熱已經進來時 | 無法排出 | 悶在裡面 | 持續往外散 |
| 耗電 | 不用電 | 不用電 | 不用電 |
在東京以金屬板同時比較時,貼輻射冷卻膜的表面比其他產品低 5.9℃,輻射冷卻塗料低 3.7℃(外氣 17℃,原廠實測)。
實際能降幾度、省多少電?
| 場域 | 結果 |
|---|---|
| 組合屋(日本) | 屋頂表面 61.2 → 36.3℃,室內空氣 42.5 → 33.1℃ |
| 機場登機空橋(新加坡) | 頂部表面降 20~35℃,連續 2 年年均節電 44% |
| 機場連絡橋(日本) | 推估年節電約 30%,每年少用約 10.9 萬度 |
| 戶外變電箱、配電箱 | 表面最高降 15~30℃,箱內最高降 7~16℃ |
| 糧倉(全年不開空調) | 倉溫最多降 10.4℃,年平均降 5℃ |
| 石化儲油罐(塗料) | 表面降 25℃ 以上,油溫降 2℃ |
| 玻璃穹頂(透明窗膜) | 平均輻射溫度 33.7 → 26.4℃,熱不滿意度 28% → 5% |
完整數據見〈機場空橋案例〉與〈戶外配電箱案例〉。節電比例跟建物條件關係很大:屋頂占外表面比例越高、日照越強,效果越明顯。
冬天會不會變冷、暖氣更耗電?
這是導入前最常被問的問題。答案是會略增,但幅度很小。原廠在冬季用兩間相同的模型屋比較(室內暖房設定 21℃,外氣 0~12℃):
| 日期 | 外氣溫 | 施作屋(度) | 對照屋(度) | 用電增加 |
|---|---|---|---|---|
| 1/4 | 10~12℃ | 6.77 | 6.75 | 0.3% |
| 1/17 | 4~7℃ | 8.42 | 8.31 | 1.3% |
| 1/27 | 3~8℃ | 7.97 | 7.91 | 0.8% |
| 2/6 | 2~8℃ | 8.06 | 7.89 | 2.2% |
| 2/16 | 0~4℃ | 11.14 | 10.79 | 3.2% |
為什麼冬天影響小?物體放射的熱量跟絕對溫度的四次方成正比(史特凡-波茲曼定律),冬天外氣溫低,冷卻能力自然大幅減弱;屋頂結霜時又更弱。台灣大部分地區冬季短、暖房需求低,夏季省下的冷房用電遠大於冬季增加的暖房用電。
哪些地方適合?哪些地方效果有限?
- 屋頂整天曬太陽的金屬屋頂、鐵皮屋
- 電力設備戶外配電箱、變電箱、通訊機櫃
- 通道與小屋空橋、連絡通道、貨櫃屋
- 玻璃西曬的玻璃帷幕與天窗(用透明窗膜)
- 鋼構油罐、鋼構等不好貼膜的表面(用塗料)
- 被遮蔽被高樓或遮棚擋住,看不到天空
- 已隔熱屋頂下已有很厚的隔熱層
- 積灰表面長期積灰、沒有清潔
- 寒冷地區以暖房為主的地區
常見問題
輻射冷卻是什麼?
輻射冷卻是把熱以 8~13 μm 紅外線放射出去的現象,這個波段能直接穿過大氣散到外太空。輻射冷卻材料同時反射大部分陽光,散熱大於吸熱,所以白天在太陽底下也能低於外氣溫,而且不用電。
輻射冷卻和輻射製冷、輻射降溫一樣嗎?
一樣,都是指同一種技術,只是用詞不同;材料則常稱為輻射冷卻膜、輻射製冷膜或輻射冷卻塗料。
冬天會不會讓暖氣更耗電?
會略增,但很小。原廠冬季實測,施作的模型屋暖房用電只比對照屋多 0.3%~3.2%。因為冷卻能力跟溫度的四次方成正比,冬天外氣溫低,散熱能力自然減弱。
陰天、晚上有效嗎?
晴天、看得到天空時效果最好。陰天時日照與散熱都變少,效果較小;晚上沒有日照,表面仍會持續散熱,溫度通常比外氣溫低。
輻射冷卻能取代冷氣嗎?
多數情況不能完全取代,但能大幅降低冷氣要處理的熱。少數條件下可以:例如糧倉施作後全年不開空調,倉溫仍比對照倉低 10.4℃。