Gli ingegneri hanno progettato un nuovo sistema che può aiutare a raffreddare gli edifici nelle affollate aree metropolitane senza consumare elettricità, un’importante innovazione in un momento in cui le città stanno lavorando per adattarsi ai cambiamenti climatici.
La ricerca sarà pubblicata il 5 agosto su Nature Sustainability. Lo studio è stato una collaborazione internazionale tra il gruppo del ricercatore capo Qiaoqiang Gan, PhD, professore associato di ingegneria elettrica presso l’Università di Buffalo, il gruppo di Boon Ooi alla King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita e il gruppo di Zongfu Yu all’Università del Wisconsin-Madison.
Il sistema è costituito da un materiale speciale – un film di polimero / alluminio economico – installato all’interno di una scatola nella parte inferiore di un “riparo” solare appositamente progettato. Il film aiuta a mantenere fresco l’ambiente circostante assorbendo il calore dall’aria all’interno della scatola e trasmettendo quell’energia attraverso l’atmosfera terrestre nello spazio. Il rifugio ha un duplice scopo, aiutando a bloccare la luce solare in arrivo, mentre irradia radiazioni termiche emesse dal film verso il cielo.
“Il polimero rimane freddo poiché dissipa il calore attraverso le radiazioni termiche e può quindi raffreddare l’ambiente”, afferma il co-primo autore Lyu Zhou, dottorando in ingegneria elettrica all’Università della Buffalo School of Engineering and Applied Sciences. “Questo si chiama raffreddamento radiativo o passivo, ed è molto interessante perché non consuma elettricità – non avrà bisogno di una batteria o altra fonte di elettricità per realizzare il raffreddamento”.
La scatola progettata dagli ingegneri misura circa 18 pollici di altezza (45,72 centimetri), 10 pollici di larghezza e 10 pollici di lunghezza (25,4 centimetri). Per raffreddare un edificio, è necessario installare numerose unità del sistema per coprire un tetto.
Il nuovo sistema di raffreddamento passivo affronta un problema importante nel campo: come il raffreddamento radiativo può funzionare durante il giorno e nelle aree urbane affollate.
“Durante la notte, il raffreddamento radiativo è facile perché non disponiamo di energia solare, quindi le emissioni termiche escono e realizziamo facilmente il raffreddamento radiativo”, afferma Song. “Ma il raffreddamento diurno è una sfida perché il sole splende. In questa situazione, è necessario trovare strategie per impedire il riscaldamento dei tetti. È inoltre necessario trovare materiali emissivi che non assorbono l’energia solare. Il nostro sistema affronta queste sfide. ”
Se posizionati all’esterno durante il giorno, il film che emana calore e il riparo solare hanno contribuito a ridurre la temperatura di un piccolo spazio chiuso di un massimo di circa 6 gradi Celsius (11 gradi Fahrenheit). Di notte, quel numero saliva a circa 11 gradi Celsius (circa 20 gradi Fahrenheit).