С началом глобального потепления и повышением уровня моря, из-за которого миллионы людей переместились в засушливые районы, необходимо значительно усилить охлаждение зданий. Вымирание видов, более широкое распространение болезней, невыносимая жара, коллапс экосистем, города, которым угрожает повышение уровня моря – эти и другие разрушительные климатические воздействия усиливаются и обязательно усилятся в предстоящие десятилетия, согласно данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата. обещает серьезный анализ в 2022 году.

Распространение кондиционирования воздуха связано с проблемами стоимости, материалов, обслуживания, срока службы и выработки большего количества тепла, чем холода. Пассивное охлаждение означает, что питание не требуется. Он широко используется в виде полупрозрачных многослойных полимеров, обращенных к небу, и конвективных дымоходов в традиционных африканских зданиях. Однако у них есть свои ограничения. Следует приветствовать два новых пассивных варианта, в которых используются легкодоступные нетоксичные вещества – метаматериалы и беспрецедентно белая краска, максимально отражающая солнечный свет от здания.

Красивые, крутые здания, напечатанные на 3D-принтере

Недорогие, быстро возводимые дома необходимы людям повсюду, включая миллионы людей, которым грозит переселение из-за изменения климата и для третьего мира. Одним из самых быстрых и дешевых методов является 3D-печать, как подробно описано в отчете IDTechEx «Бетон и цемент заново изобретены: рост рынка, декарбонизация 2022-2042» . Обычно они некрасивые, и если их все равно нужно красить, почему бы не использовать охлаждающую краску?

Самая белая краска в мире

Самая белая краска в мире была создана в лаборатории США. Сейчас он занесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый белый из когда-либо созданных. Ученые утверждают, что он настолько белый, что в конечном итоге может уменьшить или даже полностью исключить необходимость в кондиционировании воздуха. Тем не менее, аналитики IDTechEx предупреждают, что, поскольку он не может быть изменен, его лучше рассматривать как часть инструментария.

« Когда мы начали этот проект около семи лет назад, мы думали об экономии энергии и борьбе с изменением климата – сказал Сюлин Жуань, профессор машиностроения в Университете Пердью.

Сделав его действительно отражающим, сделало его и действительно белым. Краска отражает 98,1% солнечного излучения, а также излучает инфракрасное тепло. Он поглощает меньше тепла от солнца, чем излучает, поэтому поверхность охлаждается ниже температуры окружающей среды без потребления энергии.

Площадь крыши около 100 квадратных метров может добавить охлаждающую способность в 10 киловатт, что выше, чем у кондиционеров, используемых в большинстве домов, но локализованных. Обычная коммерческая белая краска становится скорее теплее, чем холоднее. Предлагаемые на рынке краски, которые отводят тепло, отражают только 80–90% солнечного света и не могут сделать поверхности более холодными, чем их окружение.

Ультра-белую краску делают две особенности: очень высокая концентрация безвредного химического соединения, называемого сульфатом бария, которое также используется в фотобумаге и косметике, и различные размеры частиц сульфата бария в краске, говорят ученые Purdue. Исследователи Purdue заключили партнерское соглашение с компанией, чтобы выпустить эту ультрабелую краску на рынок.

Метаматериалы

Метаматериалы – это композиты, которые содержат повторяющиеся узоры, адаптированные для управления электромагнитными и другими излучениями ранее невозможным образом. О предстоящей коммерциализации электромагнитных версий см. Отчет IDTechEx, «Электромагнитные рынки метаматериалов и метаповерхностей, 2022-2042» .

Многие из них прозрачны, и одно из них было исследовано, что может помочь с проблемой кремния и некоторых других фотоэлектрических элементов, нуждающихся в охлаждении для поддержания эффективности. Комбинация высокой матовости, низкого поглощения видимой части и высокой тепловой излучательной способности делает эти наноцеллюлозные метаматериалы интересными для использования в качестве покрытий для солнечных элементов, комбинированный набор свойств которых может улучшить поглощение света устройством, производя больше электроэнергии, а также увеличивая срок службы и эффективность за счет пассивное радиационное охлаждение. Возможны разные цвета, а для зданий существует перспектива более качественной солнечной облицовки и, возможно, окон, покрытых метаматериалом, с пассивным охлаждением.

Если быть точным, пассивное радиационное охлаждение забирает тепло с поверхностей и излучает его в космос в виде инфракрасного излучения, для которого атмосфера прозрачна. Однако несоответствие плотности энергии между солнечным излучением и низким потоком инфракрасного излучения от поверхности с температурой, близкой к температуре окружающей среды, требует материалов, которые сильно излучают тепловую энергию и почти не поглощают солнечный свет. Исследователи встраивали резонансные полярные диэлектрические микросферы случайным образом в полимерную матрицу, в результате чего получился метаматериал, который полностью прозрачен для солнечного спектра и имеет коэффициент излучения инфракрасного излучения более 0,93 в атмосферном окне.

Метаматериал состоит из видимого прозрачного полимера, инкапсулирующего случайно распределенные микросферы диоксида кремния SiO2. Для тех, кто заинтересован в надвигающемся рынке прозрачной электроники стоимостью 40 миллиардов долларов, см. Отчет IDTechEx «Прозрачные материалы для электроники, приложения, рынки 2021-2041».

При наличии серебряного покрытия метаматериал показывает мощность радиационного охлаждения в полдень 93 Вт на квадратный метр под прямыми солнечными лучами. Кроме того, разработчики продемонстрировали высокопроизводительное и экономичное производство его с рулона на рулон, что жизненно важно для продвижения радиационного охлаждения как жизнеспособной энергетической технологии.

Источник: https://www.idtechex.com/[19459005visible