Недорога технологія пасивного охолодження, виготовлена з полімерної плівки, може використовуватися для охолодження будівель в міських районах. А найголовніше – уникаючи необхідності в електриці. Сучасні системи кондиціонування повітря споживають значну кількість енергії для охолодження будівель в денний час. Вони генерують значну кількість парникових газів, відповідальних за зміну клімату. Наприклад, на кондиціонування повітря припадає близько 15% загального споживання первинної енергії в США. І може досягати 70% в надзвичайно жарких країнах, таких як Саудівська Аравія. Технології, що використовують випромінювальне охолодження для контролю температури будівель, такі як плоскі багатошарові фотонні плівки і плівки гібридних метаматеріалів, привертають значну увагу, оскільки вони не використовують електрику. Проте, вони складні і дорогі у виготовленні.
Що таке технологія пасивного охолодження
і хто її створив
Нова технологія була розроблена на основі співпраці між дослідниками з США і KAUST (Науково-технологічний університет імені короля Абдалли) на чолі з Чаокхяном Ганем (Qiaoqiang Gan) і аспірантом Лію Чоу (Lyu Zhou) з Державного університету Нью-Йорка в Буффало. Над технологією також працювали Чіен-Вей Ліен (Jian-Wei Liang) і Лабораторія фотоніки Бун Уї в KAUST, що працюють з дослідниками з університету Вісконсіна. Ця команада розробила технологію пасивного охолодження, створену з полідіметілсілоксана (ПДМС) та алюмінію.
«Полідіметілсілоксан демонструє дуже високе поглинання в діапазоні атмосферного вікна Землі і низьке поглинання в діапазоні видимих довжин хвиль Сонця. Ці властивості роблять його ідеальним матеріалом для пасивного випромінювального охолодження».
Чіен-Вей Ліен
Використовуючи спектральне перекриття між цим атмосферним вікном, плівка ПДМС/алюміній може ефективно охолоджувати будівлі в денний час. Щоб виготовити плівку, дослідники спочатку покрили поверхню алюмінієвого листа шаром смоли ПДМС, а потім зробивши потрібну товщину, нагрівали структуру в печі при температурі близько 60 °C протягом 2 годин, щоб завершити процес.
«Хоча ПДМС має низьке поглинання в діапазоні довжин хвиль Сонця, ми виявили, що на його здатність до випромінювального охолодження істотний вплив зробило навколишнє середовище при тестуванні на відкритому повітрі, особливо в багатолюдних міських умовах».
Чаокхян Ган
Щоб вирішити цю проблему, команда розробила спектрально-виборче укриття, яке спрямовує теплове випромінювання до неба. Їм вдалось досягти денного зниження температури до 6.5 °C у зовнішньому середовищі. ПДМС/алюмінієва плівка забезпечує дешевше й екологічніше рішення для охолодження будівель в міських умовах, а також може бути виготовлено у великих масштабах, сприяючи потенційній комерціалізації технологій випромінювального охолодження.
«Зараз ми працюємо над оптичною структурою плівки, щоб поліпшити її випромінювальне охолодження. А також над її застосуванням у конденсації пари і водяному охолодженні».
Чіен-Вей Ліен
