增强型太阳反射指数(SRI*)：面向实际场景的光谱选择性冷却材料综合评价新方法

针对传统太阳反射指数(SRI)在评估光谱选择性材料时的局限性，研究人员提出增强型SRI*模型，通过动态光谱整合和精确的天空温度表征，实现了对被动日间辐射冷却材料(PDRCs)性能的精准评估。该研究为缓解城市热岛效应(UHI)和降低能耗提供了创新评价工具，推动先进冷却技术的实际应用。

　　

随着全球城市化进程加速，城市热岛效应(UHI)已成为威胁人类健康和能源安全的重大挑战。混凝土森林、缺乏绿地和人类活动产生的热量，使得城市温度显著高于周边农村地区。世界卫生组织预测，到2050年每年将有超过25万人死于高温相关疾病，而空调需求的激增将使全球能源消耗增加两倍。在这一背景下，如何通过创新材料降低建筑表面温度，成为缓解UHI的关键突破口。

传统太阳反射指数(SRI)作为评价冷却材料性能的核心指标，虽被LEED、WELL等绿色建筑标准广泛采用，但其静态单值参数无法准确反映具有光谱选择性的被动日间辐射冷却材料(PDRCs)的真实性能。这类材料通过在大气窗口波段(8-13μm)实现高效热辐射，能将热量直接散发至太空，但其独特的光谱特性在传统SRI框架下被严重低估，阻碍了技术创新和市场应用。

为解决这一难题，意大利佩鲁贾大学的研究团队在《Sustainable Energy Technologies and Assessments》发表重要研究成果。研究人员开发了增强型太阳反射指数(SRI)，通过三大技术创新突破传统局限：首先采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)精确测量材料半球光谱发射率(?_λ)；其次建立三种天空温度模型(SRIm1-m3)，其中SRI*m3创新性地结合大气透射率(τ_atm)和太空温度(T_spc=3K)；最后通过动态光谱积分实现长波辐射热交换的精准计算。

研究方法上，团队首先设计数值模拟比较宽带(BB)与选择性(SRC)辐射冷却材料的性能差异，随后通过实验测量真实材料的光谱特性，最终验证三种SRI*模型在不同对流系数(h_c=5/12/30 Wm^-2K^-1)下的适用性。关键实验技术包括：使用配备金涂层积分球的FT-IR光谱仪测量2.5-20μm波段光谱数据；采用便携式发射率计获取20-40μm范围的总发射率；利用MODTRAN6软件计算大气光谱透射率。

研究结果部分呈现多重发现：

"增强型SRI与传统SRI对比分析"显示，传统SRI严重低估选择性材料的性能。在h_c=12的典型条件下，具有高大气窗口发射率(?=0.9)的选择性材料，其SRI值比传统SRI高出23%，表面温度降低达4.2°C。

"考虑20与40μm上限的SRI模型比较"揭示，仅测量到20μm的光谱数据会导致性能评估偏差。SRIm3模型对选择性材料的冷却潜力低估达15%，强调全波段(2.5-40μm)测量的必要性。

"真实材料对比分析"证实，文献报道的优质选择性辐射冷却器(SRC_lit)在SRIm3模型下表现出色，SRI值达135%，远超传统白色参考表面(100%)。而实验室自制的选择性材料因总发射率较低(?=0.11)，凸显出发射率优化的重要性。

在结论与讨论部分，研究强调SRI模型通过三个维度推动领域发展：科学层面，首次实现光谱选择性材料的精准评价；应用层面，为绿色建筑认证提供可靠工具；商业层面，降低投资者对创新冷却技术的评估风险。特别是SRIm3模型，通过τ_atm^1/4·T_spc+(1-τ_atm)^1/4·T_atm的加权公式，完美平衡计算精度与实操可行性。

该研究的现实意义尤为突出：据测算，若全球城市广泛应用优化后的选择性冷却材料，到2050年可减少空调能耗约1.5万亿千瓦时，相当于削减800兆吨CO₂排放。研究团队特别指出，未来需建立标准化的全波段发射率测量协议，并开发开源计算工具，以加速SRI*的行业采纳。这项来自意大利学界的创新，为应对全球气候变化提供了重要的技术杠杆。