Ученые создали пленку, которая охлаждает здания без потребления энергии и вредных выбросов

Американские ученые предложили альтернативный вариант охлаждения зданий – без использования электроэнергии и без выбросов в атмосферу. С помощью охлаждающей плёнки.

Около 6% всей электроэнергии, генерируемой в США, используется для питания систем кондиционирования воздуха, которые охлаждают дома и офисные помещения. А если уровень развития в таких странах как Бразилия, Китай и Индия будет повышаться, такая же тенденция будет наблюдаться и у них.

Но кондиционеры с их высоким энергопотреблением, являются не только дорогостоящими приборами для потребителей, но и причиной повышения выбросов углекислого газа. Выбросы растут не только из-за того, что ТЭС генерируют электричество для охлаждения зданий в повышенных объемах, но и за счет использования в кондиционерах хладагентов - гидрофторуглеродов.

Ученые из университета Колорадо в Болдуере опубликовали статью в журнале Science, предлагая альтернативный вариант охлаждения зданий - без использования электроэнергии и без выбросов в атмосферу.

Ученые изобрели пленку, которая при нанесении на здание может охлаждать его без использования хладагентов и без электроэнергии. Более того, эту пленку можно производить в промышленных масштабах по цене 50 центов за кв. метр.

Новая пленка работает, основываясь на принципе излучающего охлаждения. Этот процесс использует преимущество того факта, что атмосфера Земли может беспрепятственно пропускать в космос инфракрасное тепловое излучение с волнами определенной длины.

То есть можно превратить ненужное тепло в инфракрасное излучение подходящей длины, которое потом можно будет «сбрасывать» в космос безвозвратно.

Это не первая попытка ученых использовать эффект излучающего охлаждения. В 2014 году в Стэнфордском университете в Калифорнии было продемонстрировано устройство, которое использовало данный принцип. Но тот материал состоял из семи чередующихся слоев диоксида гафния и диоксида кремния различной толщины, уложенных на пластины из кремния. Такой материал было бы очень сложно и дорого получать для массового производства.

Новая же разработана пленка, напротив, сделана из полиметилпентена - коммерчески доступного, прозрачного пластика, в который были помещены крошечные стеклянные шарики. Далее ученые «раскатали» этот материал в тончайшую пленку толщиной в 50-милионных метра (микрона), и покрыли серебром одну из сторон этой пленки. Пленка укладывается серебряной стороной к поверхности крыши, или любой другой поверхности здания.

Таким образом «ненужный» солнечный свет отбивается обратно в атмосферу через слой усовершенствованного пластика, который преграждает проникновение нежелаемого тепла в здание.

В то же время ученые осознают, что преграждение попадания избыточного тепла в здание - это не одно и то же, что и его охлаждение. Ключевым моментом охлаждения являются те самые стеклянные шарики, добавленные в основной материал.

Управление температурой помещения - не статичный процесс. Все объекты все время не только поглощают, но и выделяют тепло. Тепло, которое ими выделяется, обычно находится в пределах длины волны инфракрасного излучения.

Длина волны, в которую будет превращаться это выделяемое тепло, будет определяться стеклянными шариками, а точнее их диаметром внутри материала - 8 микрон. Эта величина соответствует длине волны тепловой инфракрасной радиации, которая просачивается из атмосферы в космос, согласно принципу излучающего охлаждения. Так как источник тепла, которое превращается в инфракрасное излучение нужной длины волны, находится под материалом (в здании) то таким образом обеспечивается охлаждение здания.

Охлаждающий эффект пленки оценивается в 93 Вт на кв. метр прямых солнечных лучей, а ночью и того больше. Группа ученых подсчитала, что 20 кв. метров их пленки, помещенной на крышу среднестатистического американского дома, будет достаточно, чтобы удерживать температуру внутри дома на уровне 20°C, когда на улице - 37°C.

Чтобы регулировать интенсивность охлаждения с помощью системы с такой пленкой, потребуются дополнительные меры, которые, скорее всего, уже будут требовать некоторых объемов электроэнергии. Но уже не таких значительных, как использование кондиционера, говорят ученые.