Los ingenieros de la Universidad de Colorado en Boulder y la Universidad de Wyoming han ampliado con éxito un innovador sistema de enfriamiento por agua capaz de proporcionar enfriamiento radiativo continuo día y noche para las estructuras. El avance podría incrementar la eficiencia de las plantas de generación de energía en verano y conducir a más eficientes, control de temperatura ecológico para hogares, negocios servicios públicos e industrias.

La nueva investigación demuestra cómo el metamaterial de enfriamiento radiativo orgánico-inorgánico híbrido de bajo costo, que debutó en 2017, se puede escalar en una matriz de aproximadamente 140 pies cuadrados, lo suficientemente pequeña para caber en la mayoría de los techos, y actuar como una especie de acondicionador de aire natural con casi ningún consumo de electricidad.

"Puede colocar estos paneles en el techo de una casa unifamiliar y satisfacer sus requisitos de refrigeración, "dijo Dongliang Zhao, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Mecánica de CU Boulder.

Los hallazgos se describen hoy en la revista. Joule y aproveche los principios naturales de enfriamiento radiativo.

"A medida que la temperatura de la Tierra se calienta debido al calor absorbido por la luz solar durante el día, emite continuamente luz infrarroja al universo frío todo el tiempo, ", dijo el profesor Ronggui Yang de Ingeniería Mecánica y autor principal del estudio." Durante la noche, La Tierra se enfría debido a la emisión sin luz solar ".

El material similar a una película de los investigadores refleja casi toda la luz solar entrante y, al mismo tiempo, permite que el calor almacenado de un objeto escape tanto como sea posible. manteniéndolo más fresco que el aire ambiente incluso bajo el sol del mediodía.

"El material, que ahora podemos producir a bajo costo utilizando las técnicas actuales de fabricación de rollo a rollo, ofrece ventajas significativas ", dijo el profesor asociado Xiaobo Yin de Ingeniería Mecánica y el Programa de Ingeniería y Ciencia de Materiales de CU Boulder.

"Ahora podemos aplicar estos materiales en los techos de los edificios, e incluso construir sistemas de enfriamiento de agua a gran escala como este con ventajas significativas sobre los sistemas de aire acondicionado convencionales, que requieren grandes cantidades de electricidad para funcionar, ", dijo el profesor asociado Gang Tan del Departamento de Ingeniería Civil y Arquitectónica de la Universidad de Wyoming.

Los investigadores probaron su sistema al aire libre en una variedad de condiciones climáticas, incluido el viento, precipitación y humedad. En experimentos realizados en agosto y septiembre de 2017, su módulo RadiCold patentado mantuvo un recipiente de agua cubierto por el metamaterial 20 grados Fahrenheit más frío que el aire ambiente entre las 12:30 p.m. y 3 p.m., la luz del sol de verano más intensa del día.

Los investigadores también introdujeron un elemento de programación dinámica en su tecnología, anticipar que estructuras como oficinas pueden tener una demanda de refrigeración limitada o nula durante la noche. En un sistema integrado en el edificio, sin embargo, Se podría agregar una unidad de almacenamiento en frío para capturar el frío a través del fluido de transferencia de calor, como el agua, en este sistema y permitir que se recupere durante el día siguiente para reducir la tensión de enfriamiento durante los períodos de máxima demanda.

"Hemos creado un módulo que funciona en el mundo real, situaciones prácticas, ", dijo Yang." Nos hemos movido bastante lejos y rápido desde un nivel de materiales a un nivel de sistema ".

El módulo RadiCold podría convertirse en una solución viable para refrigeración suplementaria para viviendas unifamiliares, negocios plantas de energía, servicios públicos municipales e instalaciones de centros de datos, entre otras aplicaciones potenciales, Dijo Yang.