Полимерная пленка поможет пассивно охлаждать здания
Ученые из США и Саудовской Аравии разработали недорогую технологию пассивного охлаждения на основе полимерной пленки. Она поможет регулировать температуру городских зданий без использования электричества.
Исследование было проведено студентами и сотрудниками Научно-технологического университета им. короля Абдаллы (KAUST), Нью-йоркского университета Баффало и Университета Висконсина, сообщает eurekalert.org. Его результаты представлены в Nature Sustainability.
Современные системы кондиционирования днем потребляют большое количество энергии, выделяя значительные объемы парниковых газов. Так, в США на них идет около 15% всего потраченного электричества. В жарких странах, вроде Саудовской Аравии, потребление энергии кондиционерами достигает 70% от суммарных расходов.
Перспективной альтернативой считаются структуры, использующие радиационное охлаждение для управления температурой здания, вроде плоских многослойных фотонных пленок или гибридных метаматериальных продуктов. Системы не потребляют электричество, но их сложно и дорого производить. Команда, возглавляемая Цяоцяном Ганом, Лю Чжоу (KAUST) и Цзянь-Вэем Ляном (Нью-йоркский университет), разработала технологию пассивного охлаждения на основе пленочной структуры из полидиметилсилоксана (ПДМС) и алюминия.
«ПДМС демонстрирует сильное поглощение в земном «атмосферном окне» (8-13 микрон) и слабое – в спектре видимого солнечного света, — объяснил Лян. – Свойства делают его идеальным материалом для пассивного радиационного охлаждения».
Используя наложение этих спектров и тепловое излучение зданий при стандартных наружных температурах, пленка эффективно охлаждает конструкции днем.
Для производства материала ученые применили процесс шаберного мелования. Сначала поверхность покрывали алюминиевым листом со слоем смолы из ПДМС. Его толщину контролировал дозирующий нож. Затем структуру нагревали примерно до 60°С в течение 2 часов.
«Хотя ПДМС слабо поглощает солнечный свет, мы обнаружили, что на его способность к радиационному охлаждению сильно влияет окружение. Особенно в густонаселенных городских кварталах», — сказал Ган.
Для решения проблемы команда разработала чувствительный к спектру навес, направляющий тепловое излучение в небо. Устройство обеспечило снижение дневной температуры максимум на 6,5°С. Сейчас команда разрабатывает оптическую структуру для повышения эффективности материала. Авторы также исследуют возможность использования пленки для конденсации пара и охлаждения воды.
