Cuando la mayoría de la gente piensa en refrescarse, automáticamente imaginan el aire acondicionado, o enfriar el aire en una habitación. Pero hay una forma mucho más eficaz de enfriar a las personas, utilizando la radiación del cuerpo.

Para demostrar el efecto del enfriamiento radiante, Forrest Meggers, profesor asistente de arquitectura y el Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente, y un equipo de investigadores construyó el Cold Tube en Singapur el año pasado. Era un pabellón al aire libre revestido con novedosos paneles radiantes aislados que contenían tuberías de agua fría en el interior. El cuerpo humano intercambia radiación constantemente con los objetos que lo rodean y esa radiación fluye de superficies calientes a frías. Los participantes que caminaron por la exhibición arrojaron su radiación hacia los paneles e informaron que se sentían frescos. a pesar de que el aire tiene niveles de temperatura y humedad que normalmente se sentirían sofocantes. La nueva investigación mostró que las personas pueden sentirse cómodas en ambientes exteriores cálidos y húmedos utilizando solo enfriamiento radiante. que podría consumir mucha menos energía que enfriar grandes volúmenes de aire.

Casualmente Yueh-Lin (Lynn) Loo, director del Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente, tiene su sede en Singapur durante los últimos cinco meses, no muy lejos de donde el equipo de Meggers probó el Cold Tube. "Estos diseños alternativos pueden alterar la forma en que pensamos acerca de refrigerar espacios y promover la circulación de aire al mismo tiempo, "dijo Loo, quien también es Profesor de Ingeniería Theodora D. '78 y William H. Walton III '74 y profesor de ingeniería química y biológica. "Creo que el tubo frío y tecnologías similares son exactamente el tipo de innovaciones que pueden ayudar a que la vida en los trópicos sea más agradable".

Los investigadores de Princeton, colaborando con académicos de la Universidad de Columbia Británica, Universidad de Berkeley, ETH Zurich en Singapur, y la Universidad de Pennsylvania, publicó los resultados de Cold Tube en la edición del 18 de agosto de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ).

En esta sesión de preguntas y respuestas, Meggers y primer autor del artículo, Dr. Eric Teitelbaum, quien completó la investigación como estudiante de posgrado con Meggers y ahora es ingeniero senior en AIL Research, comentar sobre el potencial de su tecnología para ahorrar dinero y energía, también para ayudar a mantener a las personas seguras en una pandemia como la actual crisis de COVID-19 al permitir más flujo de aire en un edificio sin instalar nueva infraestructura o requerir energía adicional para enfriar el mayor volumen de aire.

¿Cuál es el mayor error sobre el aire acondicionado?

Meggers:El aire acondicionado no es igual a la refrigeración. Es un método muy arraigado para enfriar edificios, pero no es el único. Adicionalmente, sus acondicionadores de aire de ventana solo están enfriando el aire existente en la habitación; no traen nuevo, aire fresco en su habitación. Las unidades de aire acondicionado (AC) se han vuelto tan normalizadas e integradas en la vida diaria, pero, en realidad, son máquinas enormes que requieren mucha energía, y no debe tratarse como encender un interruptor de luz. Una unidad de ventana aparentemente simple requiere de 10 a 1000 veces más energía que un ventilador de techo, y dejar el aire acondicionado encendido es comparable en energía a dejar la luz encendida en 100 habitaciones.

¿Cuál es el beneficio de las superficies de enfriamiento? como paredes y mesas, en lugar de enfriar el aire?

Meggers:En el tubo frío, los ocupantes se enfrían completamente por radiación térmica, lo que significa que la energía se utilizó principalmente para enfriar el agua dentro de las paredes, no enfriar el aire. Con aire acondicionado, la deshumidificación y el enfriamiento ocurren simultáneamente. El beneficio de la tecnología Cold Tube es que desacopla el enfriamiento del suministro de aire fresco, lo que significa que las personas pueden mantener sus ventanas abiertas, manteniendo la comodidad, y sin gastar grandes cantidades de energía para enfriar y deshumidificar el flujo de aire. El aire debe ser solo para respirar, no enfriar.

¿Qué importancia tienen los hallazgos para mantener a las personas a salvo de virus como COVID-19?

Teitelbaum:la forma en que se construyen los edificios hoy en día, utilizando exclusivamente AC para refrigeración, no podemos aumentar la cantidad de aire fresco que entregamos a los edificios a voluntad porque el flujo de aire se combina con la cantidad de aire acondicionado que los edificios deben proporcionar. Si desea que fluya más aire exterior al edificio, también necesita capacidad adicional para deshumidificar y enfriar ese aire. La mayoría de los sistemas no se construyeron con la capacidad de hacer fluir la cantidad de aire que, en muchos casos, se recomienda para diluir los contaminantes del aire interior y prevenir la propagación del contagio, como el reciente virus COVID-19. Y si pueden requiere enormes cantidades de energía. Pero con sistemas radiantes, las personas pueden abrir las ventanas y seguir estando cómodas, mientras deja entrar aire fresco adicional para reducir la concentración de virus en el aire.

¿Cómo ayuda esta tecnología a mitigar el cambio climático?

Teitelbaum:este sistema utiliza al menos un 50% menos de energía que un acondicionador de aire de tamaño comparable. Dejar que el aire se caliente cinco grados mientras se enfrían las superficies puede reducir la demanda de energía hasta en un 40% y mantener la comodidad de los ocupantes. Permitir temperaturas del aire aún más calientes daría como resultado un mayor ahorro de energía.

¿Podría esta alternativa al aire acondicionado mejorar la calidad del aire exterior al mitigar el efecto de isla de calor urbano?

Meggers:La mayoría de mis coautores y yo hemos viajado por el sudeste asiático y hemos visto de primera mano lo rápido que se han implementado las unidades de aire acondicionado a escala. Agregar ventanas de aire acondicionado o unidades divididas a los edificios se realiza con poca contemplación de los efectos en las temperaturas de la superficie, y el clima y el calor de una ciudad. Las unidades funcionan rechazando el calor del aire de una habitación hacia el exterior. Rechazar el calor fuera de los edificios a lo largo de la fachada hace que las aceras y las áreas alrededor de los edificios se calienten mucho. y muchos espacios se vuelven inutilizables. Nuestra tecnología hace exactamente lo contrario; brinda oportunidades para recuperar la aceptabilidad térmica en varias partes de la ciudad sin tener que construir un gran parque. Puede instalar estos paneles de enfriamiento en el exterior y construir "refugios geniales" donde la gente pueda reunirse, come, y juega.

¿Qué importancia tiene este experimento para allanar el camino hacia un mundo en el que las personas se enfríen sin aire acondicionado?

Teitelbaum:Se necesitará más de un experimento de 8 meses para cambiar la forma en que la gente piensa sobre los sistemas de confort y la eficiencia energética en el entorno construido. Gran parte de la investigación del laboratorio C.H.A.O.S del profesor Megger se ha centrado en expandir la burbuja de conocimiento de la influencia de la radiación térmica en la comodidad y la eficiencia. El experimento Cold Tube generó muchos conocimientos nuevos, que es un gran éxito académico. Comercialmente, si bien hay empresas que fabrican tecnologías similares, todavía existe la necesidad de continuar demostrando y experimentando con nuevos conceptos no solo para promover la tecnología, pero también este cambio de paradigma. El cambio desde el aire acondicionado hacia un diseño de confort más holístico nos ayudaría a actuar como administradores del planeta, así como de nuestros propios entornos construidos. En muchas partes del mundo, como Singapur y otras áreas tropicales que buscan cada vez más formas de acondicionar los espacios, Se destina mucha más energía a deshumidificar el aire que a enfriarlo. Este es uno de los lugares en los que creemos que nuestro paradigma de comodidad tendrá los mayores aumentos de eficiencia e impacto, ya que la deshumidificación no es necesaria para que las personas se sientan cómodas.