Słabo izolowane budynki mogą korzystać z elektrycznych materiałów budowlanych, które pochłaniają lub emitują ciepło w zależności od temperatury zewnętrznej.
Zespół z Pritzker School of Molecular Engineering (PME) Uniwersytetu w Chicago powiedział, że w upalne dni materiał może emitować do 92 procent zawartego w nim ciepła podczerwonego, aw zimne dni emituje siedem procent zawartego w nim promieniowania podczerwonego.
„Zasadniczo wymyśliliśmy niskoenergetyczny sposób traktowania budynku jak ludzi; możesz dodać warstwę, gdy jest zimno i zdjąć warstwę, gdy jest gorąco” – powiedział Asst. a. Bo Chun Hsuktóry kierował badaniami opublikowanymi w Zrównoważony charakter. „Ten rodzaj inteligentnego materiału pozwala nam utrzymać temperaturę w budynku bez ogromnych ilości energii”.
Niektóre szacunki sugerują, że budynki odpowiadają za 30 procent światowego zużycia energii i emitują 10 procent wszystkich globalnych gazów cieplarnianych, przy czym około połowa tego śladu energetycznego przypada na ogrzewanie i chłodzenie.
„Przez długi czas większość z nas uważała kontrolę temperatury w pomieszczeniu za coś oczywistego, nie zastanawiając się, ile energii to wymaga” – powiedział Hsu w oświadczeniu. „Jeśli chcemy przyszłości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla, myślę, że musimy pomyśleć o różnych sposobach kontrolowania temperatury budynku w bardziej energooszczędny sposób”.
Naukowcy opracowali wcześniej radiacyjne materiały chłodzące, które pomagają utrzymać chłód w budynkach, zwiększając ich zdolność do emitowania promieniowania podczerwonego. Istnieją również materiały, które blokują emisję promieniowania podczerwonego w chłodniejszym klimacie.
Teraz Hsu i jego współpracownicy zaprojektowali niepalny elektryczny materiał budowlany, który ma powłokę, która może przybierać dwie formy: litej miedzi, która zatrzymuje większość ciepła podczerwonego, lub roztworu wodnego, który emituje promieniowanie podczerwone. W dowolnej wybranej temperaturze roboczej urządzenie może zużywać niewielką ilość energii elektrycznej do indukowania chemicznego przejścia między stanami poprzez wytrącanie miedzi w cienką warstwę lub usuwanie miedzi.
W swoim artykule naukowcy wyjaśniają, w jaki sposób urządzenie może szybko i odwracalnie przełączać się między stanem metalicznym a ciekłym. Wykazali, że zdolność przełączania się między dwiema formami pozostaje skuteczna po 1800 cyklach.
Następnie zespół stworzył modele pokazujące, w jaki sposób ich materiały mogą obniżyć koszty energii w typowych budynkach w 15 różnych miastach USA. Zgłaszają, że w przeciętnym budynku komercyjnym energia elektryczna wykorzystywana do wywołania zmian elektrycznych w materiale stanowiłaby mniej niż 0,2 procent całkowitego zużycia energii elektrycznej w budynku, ale mogłaby zaoszczędzić 8,4 procent rocznego zużycia energii w budynku HVAC.
„Kiedy przełączasz się między stanami, nie musisz zużywać więcej energii, aby pozostać w żadnym ze stanów” – powiedział Hsu. „Tak więc w przypadku budynków, w których nie trzeba często przełączać się między tymi stanami, naprawdę zużywa bardzo mało energii elektrycznej”.
Grupa Hsu do tej pory stworzyła kawałki materiału o średnicy około 6 cm, ale przewidują, że wiele kawałków materiału można by złożyć w większe płyty. Powiedzieli, że materiał można również modyfikować, aby używać różnych niestandardowych kolorów, ponieważ faza wodna jest półprzezroczysta i można za nią umieścić prawie każdy kolor bez wpływu na jej zdolność do pochłaniania promieniowania podczerwonego.
Naukowcy badają teraz różne sposoby wytwarzania materiału. Planują również zbadać, w jaki sposób przydatne mogą być pośrednie stany materii.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Szybszy obrót Ziemi wymagałby odjęcia sekund od godzin
Badania pokazują, że zmiana klimatu może mieć wpływ na pomiar czasu
Cofnięcie czasu w komórkach nowotworowych może zapewnić nowe metody leczenia