Novo sistema sem eletricidade resfria prédios e aquece água

Os condicionadores de ar e outros sistemas de refrigeração estão entre os maiores consumidores de eletricidade, portanto, encontrar maneiras de resfriar edifícios passivamente será importante no futuro. Agora, pesquisadores da Universidade de Buffalo desenvolveram um protótipo de dispositivo híbrido que pode não apenas resfriar edifícios sem usar eletricidade, mas também capturar energia solar para aquecer água.

Os sistemas de resfriamento radiante, construídos ao longo dos anos em muitas formas, absorvem o calor do interior de uma sala ou edifício e o irradiam em ondas infravermelhas para o céu. Nesses comprimentos de onda, a atmosfera da Terra é "invisível" à radiação, o que significa que nada impede que o calor escape diretamente para o frio do espaço sideral.

Esses dispositivos usam painéis feitos de materiais que podem absorver e irradiar calor. Uma maneira lógica de orientar esses painéis emissores de calor é ter um lado voltado para o céu como um painel solar, mas a equipe por trás do novo estudo diz que este não é o método mais eficiente. Os painéis irradiam calor de ambos os lados, portanto, nesta posição, parte do calor é irradiado de volta para o solo.

Assim, para o novo design, os pesquisadores moveram o emissor de calor para que o calor possa ser coletado de ambos os lados e transferido para o espaço. Para fazer isso, eles posicionaram o emissor térmico verticalmente entre um par de espelhos dispostos em forma de V. Esses espelhos refletem as ondas infravermelhas para o céu.

“À medida que a radiação térmica de ambas as superfícies do radiador de calor central é refletida no céu, a densidade de potência de resfriamento local do radiador dobra, resultando em uma queda de temperatura constante”, disse Qiaoqiang Gang, principal autor do estudo.

Por meio de experimentos, a equipe mostrou que o dispositivo é capaz de reduzir a temperatura dentro da bancada de teste em mais de 12 ° C sob luz solar direta e mais de 14 ° C na noite simulada.

Os espelhos também são mais avançados do que você imagina. Feitos de 10 camadas finas de prata e dióxido de silício, eles são projetados para lidar seletivamente com diferentes comprimentos de onda.

Eles refletem as ondas do infravermelho médio do emissor, absorvendo as ondas de luz solar visíveis e próximas ao infravermelho. Isso evita que o calor solar neutralize o efeito de resfriamento, aumentando a eficiência.

Além disso, o calor absorvido pelos espelhos pode ser usado com vantagem - neste teste, os cientistas o usaram para aquecer água a 60 ° C.

“A maioria dos sistemas de resfriamento radiativo dissipa a energia solar, o que limita a capacidade de resfriamento do sistema”, dizem os pesquisadores. “Mesmo com uma seleção espectral ideal, o limite superior da capacidade de resfriamento a uma temperatura ambiente de 25 ° C é de cerca de 160 watts por metro quadrado. Pelo contrário, a energia solar de cerca de 1000 watts por metro quadrado desses sistemas foi simplesmente desperdiçada. "

Os pesquisadores dizem que o novo dispositivo pode ajudar a reduzir custos e a carga ambiental associada ao resfriamento, que continua sendo uma das maiores fontes de consumo de energia. Por enquanto, porém, o foco será em aumentá-lo para o tamanho de um telhado - o modelo de teste mede apenas 70 cm2.

O estudo foi publicado na revista Cell Reports Physical Science.