Quando a maioria das pessoas pensa em resfriamento, eles imaginam automaticamente o ar condicionado, ou resfriar o ar em uma sala. Mas existe uma maneira muito mais eficiente de esfriar as pessoas, usando a radiação do corpo.

Para demonstrar o efeito do resfriamento radiante, Forrest Meggers, professor assistente de arquitetura e do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, e uma equipe de pesquisadores construiu o Cold Tube em Cingapura no ano passado. Era um pavilhão ao ar livre forrado com novos painéis radiantes isolados que continham canos de água fria dentro. O corpo humano está constantemente trocando radiação com objetos ao seu redor e essa radiação flui de superfícies quentes para superfícies frias. Os participantes que percorreram a exposição espalharam sua radiação em direção aos painéis e relataram estar se sentindo bem, apesar do próprio ar ter níveis de temperatura e umidade que normalmente seriam sufocantes. A nova pesquisa mostrou que as pessoas podem se sentir confortáveis ​​em ambientes externos quentes e úmidos usando apenas refrigeração radiante, que poderia usar muito menos energia do que resfriar grandes volumes de ar.

Coincidentemente Yueh-Lin (Lynn) Loo, diretor do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, está baseado em Cingapura nos últimos cinco meses, não muito longe de onde a equipe de Meggers testou o Cold Tube. "Esses projetos alternativos podem atrapalhar a maneira como pensamos em resfriar espaços simultaneamente e promover a circulação de ar, "disse Loo, que também é o Theodora D. '78 e William H. Walton III '74 Professor em Engenharia e professor de Engenharia Química e Biológica. "Acho que o Cold Tube e tecnologias semelhantes são exatamente os tipos de inovações que podem ajudar a tornar a vida nos trópicos mais agradável."

Os pesquisadores de Princeton, colaborando com acadêmicos da University of British Columbia, Universidade de Berkeley, ETH Zurich em Cingapura, e a Universidade da Pensilvânia, publicou os resultados do Cold Tube na edição de 18 de agosto do Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )

Neste Q&A, Meggers e primeiro autor do artigo, Dr. Eric Teitelbaum, que completou a pesquisa como estudante de graduação em Meggers e agora é engenheiro sênior da AIL Research, comentar sobre o potencial de sua tecnologia para economizar dinheiro e energia, também para ajudar a manter as pessoas seguras em uma pandemia como a atual crise do COVID-19, permitindo mais fluxo de ar em um edifício sem instalar nova infraestrutura ou exigir energia extra para resfriar o maior volume de ar.

Qual é o maior equívoco sobre o ar condicionado?

Meggers:Ar condicionado não é igual a resfriamento. É um método altamente arraigado de resfriar edifícios, mas não é o único. Adicionalmente, seus condicionadores de ar de janela estão apenas resfriando o ar existente na sala; eles não trazem novidades, ar fresco em seu quarto. As unidades de ar condicionado (AC) tornaram-se tão normalizadas e integradas na vida diária, mas, na realidade, são máquinas enormes que requerem muita energia, e não deve ser tratado como ligar um interruptor de luz. Uma unidade de janela aparentemente simples requer de 10 a 1000 vezes mais energia do que um ventilador de teto, e deixar o AC ligado é comparável em energia a deixar a luz acesa em 100 quartos.

Qual é a vantagem de resfriar superfícies, como paredes e mesas, em vez de resfriar o ar?

Meggers:In the Cold Tube, os ocupantes são resfriados inteiramente por radiação térmica, o que significa que a energia foi usada principalmente para resfriar a água dentro das paredes, não resfriar o ar. Com ar condicionado, a desumidificação e o resfriamento ocorrem simultaneamente. O benefício da tecnologia Cold Tube é que ela desacopla o resfriamento do fornecimento de ar fresco, o que significa que as pessoas podem manter suas janelas abertas, enquanto mantém o conforto, e sem gastar grandes quantidades de energia para resfriar e desumidificar o fluxo de ar. O ar deve ser apenas para respirar, não resfriando.

Como as descobertas são relevantes para manter as pessoas protegidas de vírus como o COVID-19?

Teitelbaum:A forma como os edifícios são construídos hoje, usando exclusivamente AC para resfriamento, não podemos aumentar a quantidade de ar fresco que fornecemos aos edifícios à vontade, porque o fluxo de ar está associado à quantidade de ar condicionado que os edifícios precisam fornecer. Se você quiser mais ar externo fluindo para dentro do prédio, você também precisa de capacidade adicional para desumidificar e resfriar o ar. A maioria dos sistemas não foi construída com a capacidade de fluir a quantidade de ar que, em muitos casos, está sendo recomendado para diluir contaminantes do ar interno e evitar a propagação do contágio, como o vírus COVID-19 recente. E se eles puderem, requer grandes quantidades de energia. Mas com sistemas radiantes, as pessoas podem abrir as janelas e ainda permanecer confortáveis, enquanto permite a entrada de ar fresco extra para reduzir a concentração de vírus no ar.

Como essa tecnologia ajuda a mitigar as mudanças climáticas?

Teitelbaum:Este sistema usa pelo menos 50% menos energia do que um ar condicionado de tamanho comparável. Deixar o ar aquecer cinco graus enquanto as superfícies de resfriamento pode reduzir a demanda de energia em até 40% e manter o conforto do ocupante. Permitir temperaturas de ar ainda mais quentes resultaria em maior economia de energia.

Essa alternativa ao ar condicionado poderia melhorar a qualidade do ar externo ao mitigar o efeito da ilha de calor urbana?

Meggers:A maioria dos meus co-autores e eu viajamos pelo sudeste da Ásia e vimos em primeira mão a rapidez com que unidades AC foram implantadas em grande escala. Adicionar janela AC ou unidades divididas aos edifícios é feito com pouca consideração dos efeitos nas temperaturas da superfície, e o clima e o calor de uma cidade. As unidades funcionam rejeitando o calor do ar em uma sala para o exterior. Rejeitar o calor do lado de fora dos edifícios ao longo da fachada faz com que as calçadas e áreas ao redor dos edifícios fiquem muito quentes, e muitos espaços se tornando inutilizáveis. Nossa tecnologia faz exatamente o oposto; oferece oportunidades para recuperar a aceitabilidade térmica em várias partes da cidade sem a necessidade de construir um grande parque. Você pode instalar esses painéis de resfriamento do lado de fora e construir "refúgios legais" onde as pessoas podem se reunir, comer, e jogar.

Quão importante é esse experimento para pavimentar o caminho em direção a um mundo onde as pessoas são resfriadas sem AC?

Teitelbaum:Levará mais de 8 meses de experimento para mudar a maneira como as pessoas pensam sobre sistemas de conforto e eficiência energética no ambiente construído. Grande parte da pesquisa do laboratório C.H.A.O.S do professor Megger tem se concentrado na expansão da bolha de conhecimento da influência da radiação térmica no conforto e na eficiência. O experimento Cold Tube criou muitos novos conhecimentos, o que é um grande sucesso acadêmico. Comercialmente, embora existam empresas que fabricam tecnologias semelhantes, ainda há a necessidade de continuar a demonstrar e experimentar novos conceitos para não apenas promover a tecnologia, mas também esta mudança de paradigma. A mudança do ar condicionado para um design de conforto mais holístico nos ajudaria a agir como administradores do planeta, bem como de nossos próprios ambientes construídos. Em muitas partes do mundo, como Cingapura e outras áreas tropicais que buscam cada vez mais formas de condicionar os espaços, significativamente mais energia é gasta para desumidificar o ar do que apenas para resfriar o ar. Este é um dos lugares em que acreditamos que nosso paradigma de conforto terá os maiores aumentos de eficiência e impacto, uma vez que a desumidificação não é necessária para que as pessoas se sintam confortáveis.