Dbanie o efektywność energetyczną budynków to temat, który zaprząta dziś głowy nie tylko badaczy czy architektów, ale też każdego z nas. Odpowiednia termoizolacja powoduje bowiem zmniejszenie rachunków za ogrzewanie i prąd. Nowym rozwiązaniem na pasywne schłodzenie obiektu jest pokrycie jego zewnętrznych ścian specjalną falowaną powierzchnią. Tę metodę zbadali ostatnio naukowcy z Uniwersytetu Columbia.

Pasywne chłodzenie budynków sposobem na oszczędzanie

Zespół, który opracował nową metodę pasywnego chłodzenia budynków, składał się z grupy naukowców z Uniwersytetu Columbia, zajmujących się fizyką stosowaną, a także ucznia z liceum Henry’ego M. Gunna i badacza z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Opracowanie falowanej powierzchni było wynikiem serii kilku eksperymentów, które rozpoczęły się od opracowania specjalnego chłodzącego materiału. Gdy był nim pokrywany dach budynków, ilość ciepła, która dostawała się do środka, malała o nawet 20%. Dlaczego?

Materiał na dachu działał na zasadzie tzw. chłodzenia radiacyjnego. Oznacza to, że w dość dużym stopniu odbijają one promienie słoneczne i uwalniają ciepło, zamiast je pochłaniać. Jak podkreślają autorzy badania, w ostatnich latach chłodzenie radiacyjne przykuło wyjątkowo dużą uwagę świata naukowego, dzięki czemu opracowywane są kolejne materiały o takich właśnie właściwościach. Wśród nich można wskazać polimery, kompozyty, struktury fotoniczne czy tzw. metamateriały.

Umieszczenie materiału chłodzącego radiacyjnie na dachach przyniosło zadowalające efekty, więc badacze postanowili sprawdzić co się stanie, kiedy pokryją nim ściany budynku. Niestety to rozwiązanie okazało się mniej skuteczne, głównie przez otoczenie danego obiektu. Ściany co prawda odbijały światło słoneczne, jednak ciepło uwalniane przez otoczenie nadal było przez nie pochłaniane. Badacze zwracają uwagę, że jest to szczególnie problematyczne w miastach, gdzie budynki najczęściej otacza beton, który oddaje ciepło uzyskane z promieni słonecznych do otoczenia.

Nie popełniaj tych błędów, jeśli masz pompę ciepła

Zygzakowata ściana pozwoli schłodzić domy

W jaki sposób badacze postanowili rozwiązać ten problem? Okazało się, że dobrym sposobem jest umieszczenie na powierzchni ścian falistej struktury. Dzięki temu światło i ciepło emitowane na budynek od dołu (a więc w przypadku miast najczęściej z betonu) padało na zupełnie inną powierzchnię, niż to, które pochodziło z góry (a więc z promieni słonecznych. Pozwoliło to na pokrycie ściany dwoma różnymi materiałami.

Badacze wykorzystali dwie odmiany powierzchni chłodzącej radiacyjnie. Pierwsza z nich, którą pokryte były części ściany skierowane w górę, była emisyjna (ang. emissive), a więc emitowała ciepło na zewnątrz. Druga z nich, ta na dolnych połowach zagięć, była odbijająca (ang. reflective) – odbijała wydzielane przez beton promieniowanie podczerwone z powrotem.

Naukowcy nazwali tę konstrukcję ścianą ERZ, to jest skrótem od emissive/reflective zigzag czyli emisyjny/odbijający zygzag. Nazwa odnosi się oczywiście do falowanego kształtu pokrycia. Jak wynika z testów tego rozwiązania temperatura w obiekcie ze ścianą ERZ była o średnio 2,3°C niższa, niż w miejscu pozbawionym tego rozwiązania. W najgorętszym momencie dnia ta różnica urosła do 3,1°C. Badacze odpowiedzialni za odkrycie prowadzili swój eksperyment na modelowych małych konstrukcjach umieszczonych nad powierzchnią asfaltową w letni, upalny dzień. Wyniki eksperymentu sugerują jednak, że zastosowanie tego rozwiązania na większą skalę i w prawdziwych budynkach może przynieść równie zadowalające skutki i spore oszczędności.

– Czytaj także: Państwo zasilane w 100% ze słońca? To może być prawdą już w 2050 roku

Źródła: techxplore.com, cell.com

Fot. cell.com, Canva (chunni4691)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.