在一年中最热的日子里，分体式空调上演了一个残酷的把戏：它将室内的热量直接排放到室外的街道上。机器更加努力地工作，城市变得更加炎热，循环不断加速。这种反馈循环是建筑制冷已消耗全球近10%电力的原因之一，而这一比例的增长速度超过任何其他终端用途。到2050年，制冷所需的电力预计将比2024年水平增加210%，相关的温室气体排放在同一时期可能翻三倍。
这一轨迹既不可持续，也极度不平等。一小部分人类享受空调的益处，而其余人则忍受着由那些机器产生的排放所加剧的极端高温。2021年发表在《自然·通讯》上的一项由Pavanello及其同事进行的研究预测，到2040年，印度、墨西哥、印度尼西亚和巴西多达1亿个家庭即使有电力供应，仍然无法负担空调。最需要制冷的人、对导致全球变暖的排放贡献最少的人，恰恰是最无力购买解决方案的人。
这不是技术差距。这是公平差距。而且越来越多的研究表明，最有希望的答案可能并非来自更高效的空调，而是来自无需接入电网就能保持凉爽的建筑。
大气窗口
被动冷却研究中最为激动人心的进展集中在一种被称为”大气窗口”的物理特性上。地球的大气层对红外辐射几乎不透明，但它允许8至13微米之间的波长几乎不受阻碍地穿过，直接逸散到外太空的寒冷中。地面上的物体会自然地在这一波段辐射热量。但它们也会吸收太阳辐射，并将大部分热量重新辐射到低层大气中，在那里被温室气体捕获。
被动辐射冷却材料的设计则是为了实现不同的效果：它们反射几乎所有入射的 sunlight，同时在大气最为透明的8至13微米波段发射红外辐射。最终效果：表面可以冷却到低于环境空气温度，而不消耗一瓦电力。
Santamouris和Vasilakopoulou今年早些时候在《自然综述·清洁技术》上发表了一篇全面综述（DOI 10.1038/s44359-026-00177-y），详细记录了这些技术及相关被动策略的快速进展。该论文考察了智能太阳能控制、自然通风和机械通风、辐射表面、蒸发散热以及混合系统方面的进展。
其中，辐射冷却吸引了材料科学家最多的关注，因为它承诺了一种几乎像魔法一样的东西：一个通过仰望天空就能使自己变得更冷的表面。
战胜酷热的涂料
最实际的进展来自于适用于现有建筑的涂层和涂料。研究人员开发了多层材料，能够捕获微小的空气囊，形成散射 sunlight 同时最大化热辐射的结构。2022年Hu等人在《复合材料A部分》上发表的一项研究报告了一种具有这种结构的涂层，可将表面温度降低5.26°C，并反射97%的入射太阳能。
2023年Zhao等人在《科学》杂志上描述了一种不同的方法，使用负载有氧化硅和氧化铝微球和纳米球的涂料。两种尺寸的颗粒协同工作：较大的微球散射可见光和紫外线，而较小的纳米球增强了关键的8至13微米波段的辐射。结果是一种可规模化制造、使用普通设备即可施工、无需维护的涂料。
其他研究团队则通过特种玻璃、透明凝胶和可加装在现有窗户上的柔性薄膜来追求辐射冷却。这些材料的共同点是它们不需要持续的能源输入，也没有运动部件。一旦安装完毕，它们就静静地存在于建筑围护结构上，在烈日下持续向太空辐射热量。
超越辐射冷却
辐射表面是最引人注目的创新，但它们远非唯一的被动策略。Santamouris和Vasilakopoulou的综述还强调了自动化遮阳系统的进展，例如追踪太阳位置的百叶窗和窗板，这在较富裕国家的商业建筑中已经司空见惯。引导气流穿过建筑物的自然通风设计可以显著降低室内温度。利用水的潜热吸收热能的蒸发冷却在干燥地区仍然有效。而将少量电力辅助与主要被动元件相结合的混合系统，可能为某些环境提供最佳平衡。
2025年Kousis和Santamouris在《太阳能》杂志（第302卷，文章114038）上发表的一项研究考察了这些被动策略在预测的气候变化情景下的长期有效性。分析发现，设计良好的被动系统即使在气温升高时仍然有效，尽管其性能在超出历史标准的极端条件下会下降。这表明被动冷却并非在所有情况下都能永久替代机械系统，但它可以显著减少主动系统必须处理的负荷，从而降低能源需求和设备成本。
对公平性的影响是直接的。一个买不起分体式空调、更不用说支付电费的家庭，仍然可以从涂有辐射冷却涂层的屋顶或具有遮阳窗户和交叉通风设计的建筑中受益。这些干预措施不需要家庭拥有昂贵的设备或支付每月的水电费。它们是一次性的资本投入，而且对于许多材料来说，随着制造规模的扩大，成本正在迅速下降。
尽管如此，研究人员警告不要将被动冷却视为万能灵药。灰尘和污染会随着时间的推移降低辐射性能。湿度限制了蒸发冷却方法。密集的城市峡谷阻挡了辐射表面所需的天空视野。在最炎热、最潮湿的气候中，仅靠被动系统可能不够，尤其是对于老年人和有医疗状况的人群等弱势群体。
冷却作为气候正义
框架很重要。几十年来，能源政策中的主导假设一直是，应对日益增长的制冷需求的解决方案是更高效的空调：更严密的密封、更好的制冷剂、更智能的压缩机和升级电网以应对负荷。这些都是值得追求的目标，但它们假设问题在于技术差距：通过降低机器的成本和能源足迹来使制冷变得负担得起。
研究讲述了一个不同的故事。差距主要不在于技术。它是结构性的。最不可能拥有空调的家庭，也最有可能居住在隔热不良的建筑中、在几乎没有树木覆盖的热岛社区中、以及在电力网络不可靠的国家中。对于这些家庭来说，如果设备本身就买不起，更高效的空调就不是解决方案。
被动辐射冷却颠覆了这一逻辑。它针对的是建筑本身，而不是电器。它从源头上减少了对机械冷却的需求，降低了在需要空调时必须达到的标准。在许多情况下，它可能在一年的相当长时间里完全消除这种需求。2021年Feng等人在《纳米能源》上发表的一篇论文发现，辐射冷却材料可以将温暖气候地区的峰值冷却负荷降低两位数百分比，从而可能推迟或避免购买机械系统的需求。
根据国际能源署的预测，到2050年，世界将增加相当于4,000吉瓦的制冷能力，大约相当于美国目前的总发电能力。其中大部分增长将来自亚洲、非洲和拉丁美洲那些气温上升最快、收入最低的国家。这一需求是通过机器还是更智能的建筑来满足，不仅将决定排放轨迹，还将决定谁能享受凉爽。
被动冷却技术不会在所有地方取代空调。它们也不需要。它们提供的是一个不同的起点：一个冷却不是需要购买的商品，而是建筑环境的一种属性，是屋檐下任何人都可以获得的。
制冷领域的公平差距不是通过给每个人同样的机器来弥合的。它是通过确保最需要缓解酷热的人们拥有能帮助他们自己保持凉爽的建筑来弥合的。这不是一个技术问题。这是一个设计问题，一个政策问题，而且正日益成为一个可解决的问题。
婷 翻译