Il sistema di raffreddamento radiativo a basso costo, a risparmio energetico, sarebbe pronto per essere applicato a tutti gli effetti
Gli ingegneri dell’Università del Colorado Boulder e University of Wyoming hanno sviluppato con successo un innovativo sistema di raffreddamento ad acqua in grado di fornire un raffreddamento radiativo giorno e notte continuo per le strutture professionali.
In questo modo è possibile aumentare l’efficienza degli impianti di generazione di energia elettrica in estate e portare ad un controllo della temperatura più efficiente ed ecologico per abitazioni, aziende, servizi pubblici e industrie.
La nuova ricerca dimostra come il metamateriale di raffreddamento radiativo organico-inorganico ibrido a basso costo, che ha debuttato nel 2017, possa essere ridimensionato in una sezione di circa 140 piedi quadrati, abbastanza piccolo da adattarsi alla maggior parte dei tetti, e agire come una sorta di naturale condizionatore d’aria con quasi nessun consumo di energia elettrica.
“È possibile posizionare questi pannelli sul tetto di una casa unifamiliare e soddisfare i propri requisiti di raffreddamento“, ha dichiarato Dongliang Zhao, autore principale dello studio e ricercatore postdottorato nel Dipartimento di ingegneria meccanica di CU Boulder.
I risultati sono descritti sulla rivista Joule e sfruttano i principi naturali di raffreddamento radiativo.
“Mentre la temperatura terrestre si riscalda a causa del calore assorbito dalla luce solare durante il giorno, emette continuamente luce infrarossa verso l’universo freddo tutto il tempo“, ha affermato il professor Ronggui Yang di ingegneria meccanica e autore principale dello studio. “Durante la notte, la Terra si raffredda a causa dell’assenza delle emissioni del sole.”
Il materiale riflette in ingresso quasi tutta la luce del sole, consentendo comunque al calore immagazzinato di un oggetto di sfuggire il più possibile, mantenendolo più freddo rispetto all’aria ambientale anche a mezzogiorno.
“Il materiale, che ora possiamo produrre a basso costo utilizzando le attuali tecniche di produzione roll-to-roll, offre vantaggi significativi.” ha detto il professore associato Xiaobo Yin di Ingegneria Meccanica e CU Boulder’s Materials Science and Engineering Program.
“Ora possiamo applicare questi materiali sulla costruzione di tetti e persino costruire sistemi di raffreddamento ad acqua su larga scala come questo con significativi vantaggi rispetto ai sistemi convenzionali di condizionamento dell’aria, che richiedono elevate quantità di energia elettrica per funzionare“, ha affermato il professore associato Gang Tan di il Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettonica dell’Università del Wyoming.
I ricercatori hanno testato il loro sistema all’aperto in una varietà di condizioni meteorologiche, tra cui vento, precipitazioni e umidità. Negli esperimenti condotti nei mesi di agosto e settembre 2017, il modulo proprietario RadiCold ha tenuto un contenitore d’acqua coperto dal metamateriale 20 gradi Fahrenheit più freddo dell’aria dell’ambiente tra le 12:30 e le 15:00, la luce solare estiva più intensa della giornata.
I ricercatori hanno inoltre introdotto un elemento di pianificazione dinamica per la loro tecnologia, prevedendo che strutture come gli uffici potrebbero avere una domanda di raffreddamento limitata o assente nelle ore notturne.
In un sistema integrato nell’edificio, tuttavia, è possibile aggiungere un’unità di conservazione del freddo per catturare il freddo attraverso il fluido termovettore come l’acqua in questo sistema e consentirne il recupero durante il giorno successivo per ridurre la deformazione di raffreddamento durante i periodi di picco di domanda.
“Abbiamo costruito un modulo che funziona in situazioni pratiche e reali“, ha affermato Yang. “Ci siamo indirizzati abbastanza lontano e velocemente da un livello di materiali a un livello di sistema.”
Il modulo RadiCold potrebbe diventare una valida soluzione per il raffreddamento supplementare per case unifamiliari, aziende, centrali elettriche, servizi municipali e strutture di data center, tra le altre potenziali applicazioni, ha detto Yang.
fonte@phys.org
