Os engenheiros da University of Colorado Boulder e da University of Wyoming expandiram com sucesso um inovador sistema de resfriamento a água, capaz de fornecer resfriamento radiativo contínuo dia e noite para estruturas. O avanço pode aumentar a eficiência das usinas de geração de energia no verão e tornar mais eficientes, controle de temperatura ecologicamente correto para residências, negócios, serviços públicos e indústrias.

A nova pesquisa demonstra como o metamaterial de resfriamento radiativo orgânico-inorgânico híbrido de baixo custo, que estreou em 2017, pode ser dimensionado em uma matriz de aproximadamente 140 pés quadrados - pequeno o suficiente para caber na maioria dos telhados - e atuar como uma espécie de ar condicionado natural com quase nenhum consumo de eletricidade.

"Você poderia colocar esses painéis no telhado de uma casa unifamiliar e satisfazer seus requisitos de refrigeração, "disse Dongliang Zhao, autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica da CU Boulder.

Os resultados são descritos hoje no jornal Joule e tirar proveito dos princípios de resfriamento radiativo natural.

"À medida que a temperatura da Terra aumenta devido ao calor absorvido da luz solar durante o dia, ele emite continuamente luz infravermelha para o universo frio o tempo todo, "disse o professor Ronggui Yang de Engenharia Mecânica e principal autor do estudo." Durante a noite, A Terra esfria devido à emissão sem a luz do sol. "

O material semelhante a um filme dos pesquisadores reflete a entrada de quase toda a luz solar, ao mesmo tempo que permite que o calor armazenado de um objeto escape o máximo possível, mantendo-o mais fresco que o ar ambiente, mesmo ao sol do meio-dia.

"O material, que agora podemos produzir a baixo custo usando as técnicas atuais de fabricação rolo a rolo, oferece vantagens significativas ", disse o professor associado Xiaobo Yin de Engenharia Mecânica e o Programa de Engenharia e Ciência de Materiais da CU Boulder.

"Agora podemos aplicar esses materiais em telhados de edifícios, e até mesmo construir sistemas de refrigeração de água em grande escala como este com vantagens significativas sobre os sistemas de ar condicionado convencionais, que requerem grandes quantidades de eletricidade para funcionar, "disse o professor associado Gang Tan do Departamento de Engenharia Civil e Arquitetônica da Universidade de Wyoming.

Os pesquisadores testaram seu sistema ao ar livre em uma variedade de condições climáticas, incluindo vento, precipitação e umidade. Em experimentos conduzidos em agosto e setembro de 2017, seu módulo RadiCold proprietário mantinha um recipiente de água coberto pelo metamaterial 20 graus Fahrenheit mais frio do que o ar ambiente entre 12:30 da noite. e 15:00, o sol de verão mais intenso do dia.

Os pesquisadores também introduziram um elemento de programação dinâmica em sua tecnologia, antecipando que estruturas como escritórios podem ter demanda limitada ou nenhuma demanda de resfriamento à noite. Em um sistema integrado de construção, Contudo, uma unidade de armazenamento a frio poderia ser adicionada para capturar o frio por meio de fluido de transferência de calor, como água neste sistema, e permitir que ele seja recuperado durante o dia subsequente para reduzir a tensão de resfriamento durante os períodos de pico de demanda.

"Construímos um módulo que funciona no mundo real, situações práticas, "disse Yang." Passamos muito longe e rapidamente de um nível de materiais para um nível de sistema. "

O módulo RadiCold pode se tornar uma solução viável para resfriamento complementar para residências unifamiliares, negócios, usinas de energia, utilitários municipais e instalações de data center, entre outras aplicações potenciais, Yang disse.