Sa globalnim porastom temperatura, raste i potreba za održivijim opcijama hlađenja. Istraživači sa UCLA i njihove kolege sada su pronašli pristupačan i skalabilan proces za hlađenje zgrada tokom leta i njihovo zagrevanje zimi.
Predvođen Aasvathom Ramanom, vanrednim profesorom nauke o materijalima i inženjeringom na UCLA Samueli School of Engineering, istraživački tim je nedavno objavio studiju u Cell Reports Phisical Science u kojoj je detaljno opisana nova metoda za manipulaciju kretanjem zračeće toplote kroz uobičajene građevinske materijale radi optimizacije termičko upravljanje.
Zračna toplota, koja se oseća kad god vruća površina zagreva naša tela i domove i koju prenose elektromagnetni talasi, putuje kroz ceo širokopojasni spektar na nivou zemlje između zgrada i njihovog okruženja, kao što su ulice i susedne strukture. S druge strane, toplota se kreće između zgrada i neba u mnogo užem delu infracrvenog spektra poznatom kao prozor atmosferskog prenosa. Razlika u načinu na koji zračna toplota putuje između zgrada i neba u odnosu na tlo dugo je predstavljala izazov za hlađenje zgrada sa manje površina okrenutih prema nebu. Ove zgrade se teško hlade tokom leta jer zadržavaju toplotu iz zemlje i susednih zidova kada je spoljna temperatura visoka. Podjednako ih je teško zagrejati zimi jer spoljna temperatura pada i zgrade gube toplotu.
„Ako pogledamo istorijske gradove poput Santorinija u Grčkoj ili Džodpura u Indiji, otkrićemo da se hlađenje zgrada tako što su krovovi i zidovi reflektovali sunčevu svetlost praktikovano vekovima“, rekao je Raman, koji vodi laboratoriju Raman u UCLA Samueli. „Poslednjih godina postoji veliko interesovanje za hladne krovne premaze koji reflektuju sunčevu svetlost. Ali hlađenje zidova i prozora je mnogo suptilniji i složeniji izazov.“
Međutim, sa dokazanim uspehom hlađenja zgrada korišćenjem super bele boje na krovovima da reflektuje sunčevu svetlost i emituje toplotu u nebo, istraživači su odlučili da stvore sličan efekat pasivnog radijacionog hlađenja premazivanjem zidova i prozora materijalima koji mogu bolje upravljati kretanje toplote između zgrada i njihove okoline u nivou tla. Istraživači su pokazali da materijali koji su sposobni da apsorbuju i emituju toplotu zračenja unutar atmosferskog prozora mogu ostati hladniji od konvencionalnih građevinskih materijala tokom leta i topliji nego što bi mogli tokom zime.
„Bili smo posebno uzbuđeni kada smo otkrili da materijali poput polipropilena, koji smo dobili od plastike za domaćinstvo, mogu selektivno da zrače ili apsorbuju toplotu u atmosferskom prozoru veoma efikasno“, rekao je Raman. „Ovi materijali se graniče sa svakodnevnim, ali ista skalabilnost koja ih čini uobičajenim takođe znači da bismo mogli da ih vidimo kako termoregulišu zgrade u bliskoj budućnosti.“
Pored korišćenja lako dostupnih materijala koji štede troškove, pristup tima takođe ima dodatnu prednost uštede energije smanjenjem oslanjanja na klima-uređaje i grejače koji ne samo da su skupi u radu već doprinose i emisiji ugljen-dioksida.
„Mehanizam koji smo predložili je potpuno pasivan, što ga čini održivim načinom hlađenja i zagrevanja zgrada u skladu sa godišnjim dobima i donosi neiskorišćene uštede energije“, rekao je Jiotirmoi Mandal, prvi autor studije i bivši postdoktorant u Ramanovoj laboratoriji. Mandal je sada docent za građevinsko i ekološko inženjerstvo na Univerzitetu Prinston.
Prema istraživačima, nova metodologija se može lako proširiti i posebno će imati uticaja na zajednice sa niskim prihodima sa ograničenim ili bez pristupa sistemima za hlađenje i grejanje koje imaju sve veće žrtve kao rezultat ekstremnih vremenskih događaja širom sveta.
Raman i njegov tim istražuju načine da demonstriraju ovaj efekat na većim zgradama i njegovu uštedu energije u stvarnom svetu, posebno u zajednicama koje su osetljive na toplotu u južnoj Kaliforniji.
