Inteligentne pokrycie dachu, które chłodzi latem i grzeje zimą
Inżynierowie z Berkeley Lab opracowali właśnie nowatorskie pokrycie dachowe, które w zależności od pogody jest w stanie ogrzewać lub chłodzić budynek, odpowiednio pochłaniając i odbijając promienie słoneczne.
Systemy chłodzenia radiacyjnego działają poprzez wyprowadzanie ciepła z budynku i uwalnianie go do atmosfery - ta jest dla tych fal transparentna, w związku z czym ciepło ucieka prostu w kosmos. W niektórych wersjach wykorzystuje się też superbiałe farby, odbijające promienie słoneczne i ciepło, które potrafią schłodzić budynki nawet poniżej temperatury otoczenia.
Jest tylko jeden problem, takie rozwiązania chłodzą nie tylko latem, ale i zimą, więc ich potencjalne zastosowanie jest ograniczone. Inżynierowie z Berkeley Lab postanowili coś z tym zrobić i właśnie zaprezentowali swój pomysł na chłodzenie radiacyjne.
Mowa o materiale do pokrycia dachu, który odbija promienie słoneczne i ciepło, kiedy temperatura jest wysoka, ale automatycznie wyłącza chłodzenie zimą, a raczej przełącza się w tryb ogrzewania, pochłaniając ciepło i ocieplając budynek, dzięki czemu możemy ograniczyć wydatki zarówno na klimatyzację, jak i ogrzewanie.
Kluczem do stworzenia tej radiacyjnej warstwy adaptującej się do temperatury (TARC) okazał się składnik o nazwie dwutlenek wanadu. W 2017 roku ten sam zespół odkrył jego niezwykłe właściwości, naginające znane nam prawa fizyki - kiedy ten osiąga temperaturę 67°C (153 °F), przewodzi elektryczność, ale nie... ciepło!
Naukowcy uznali, że można to wykorzystać w zakresie schładzania i ocieplania budynków. Ich pomysł zakładał, że kiedy temperatura na zewnątrz rośnie, materiał absorbuje i emituje promieniowanie termiczne, utrzymując je z daleka od budynku. Kiedy zaś temperatura spada, materiał staje się transparentny dla ciepła, pozwalając mu przedostać się do wnętrza budynku i go ogrzać.
Zespół testował swoje rozwiązanie, porównując je z dostępnymi komercyjnie jasnymi i ciemnymi pokryciami dachowymi, mierząc zmiany w nasłonecznieniu i temperaturze za pomocą specjalnego bezprzewodowego urządzenia.
I TARC spisał się tu wyśmienicie, odbijając ok. 75% promieniowania słonecznego niezależnie od pogody - kiedy temperatura otoczenia wzrastała powyżej 30°C, oddawał do 90% swojego ciepła w niebo, a gdy spadała poniżej 15°C, emitował tylko 20% swojego ciepła.
Badacze wykorzystali te dane, żeby przeprowadzić symulacje całorocznego wykorzystania TARC w 15 różnych strefach klimatycznych Stanów Zjednoczonych, co pozwoliło ustalić, że podczas korzystania z nowego pokrycia gospodarstwa domowe mogłyby w ten sposób zaoszczędzić ok. 10% elektryczności. I jest tylko jeden problem, w eksperymentach wykorzystano tylko małe próbki materiału, więc teraz badacze muszą sprawdzić, jak praktyczne będzie pokrycie TARC całego dachu. Jeśli jednak wszystko pójdzie zgodnie z planem, to rozwiązanie już niebawem może trafić nie tylko do domów, ale i samochodów, elektroniki, satelitów czy nawet materiałach wykorzystywanych do produkcji namiotów itp.
