Estados Unidos. Un grupo de ingenieros de la Universidad de Buffalo han diseñado un nuevo sistema que puede ayudar a enfriar edificios en áreas metropolitanas abarrotadas sin consumir electricidad.
El sistema consta de un material especial, una película de polímero / aluminio de bajo costo, que se instala dentro de una caja en la parte inferior de un "refugio" solar especialmente diseñado. La película ayuda a mantener fresco su entorno al absorber el calor del aire dentro de la caja y transmitir esa energía a través de la atmósfera de la Tierra al espacio exterior. El refugio tiene un doble propósito, ayuda a bloquear la luz solar entrante, al mismo tiempo que transmite la radiación térmica emitida por la película hacia el cielo.
"El polímero se mantiene frío a medida que disipa el calor a través de la radiación térmica y luego puede enfriar el medio ambiente", dice el coautor principal Lyu Zhou, candidato a doctorado en ingeniería eléctrica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Buffalo. "Esto se llama enfriamiento radiativo o pasivo, y es muy interesante porque no consume electricidad; no necesitará una batería u otra fuente de electricidad para realizar el enfriamiento".
“Una de las innovaciones de nuestro sistema es la capacidad de dirigir deliberadamente las emisiones térmicas hacia el cielo”, dice el investigador principal Qiaoqiang Gan, PhD, profesor asociado de ingeniería eléctrica de la UB. “Normalmente, las emisiones térmicas viajan en todas direcciones. Hemos encontrado una manera de transmitir las emisiones en una dirección estrecha. Esto permite que el sistema sea más eficaz en entornos urbanos, donde hay edificios altos en todos los lados. Utilizamos materiales de bajo costo disponibles en el mercado y descubrimos que funcionan muy bien ".
En conjunto, el sistema de refugio y caja que diseñaron los ingenieros mide aproximadamente 18 pulgadas de alto (45,72 centímetros), 10 pulgadas de ancho y 10 pulgadas de largo (25,4 centímetros). Para enfriar un edificio, sería necesario instalar numerosas unidades del sistema para cubrir un techo.
El nuevo sistema de enfriamiento pasivo aborda un problema importante en el campo: cómo el enfriamiento radiativo puede funcionar durante el día y en áreas urbanas abarrotadas.
"Durante la noche, el enfriamiento radiativo es fácil porque no tenemos entrada solar, por lo que las emisiones térmicas simplemente se apagan y nos damos cuenta del enfriamiento radiativo fácilmente", dice Song. “Pero el enfriamiento diurno es un desafío porque el sol brilla. En esta situación, necesita encontrar estrategias para evitar que los tejados se calienten. También necesita encontrar materiales emisores que no absorban la energía solar. Nuestro sistema aborda estos desafíos ".
Cómo la arquitectura innovadora puede impulsar el enfriamiento radiativo
El nuevo sistema de enfriamiento radiativo incorpora una serie de características de diseño ópticamente interesantes.
Uno de los componentes centrales es la película de polímero / metal, que está hecha de una hoja de aluminio recubierta con un polímero transparente llamado polidimetilsiloxano. El aluminio refleja la luz solar, mientras que el polímero absorbe y disipa el calor del aire circundante.
Los ingenieros colocaron el material en el fondo de una caja de espuma y erigieron un “refugio” solar encima de la caja, utilizando un material que absorbe energía solar para construir cuatro paredes inclinadas hacia afuera, junto con un cono cuadrado invertido dentro de esas paredes.
Esta arquitectura tiene un doble propósito: primero, ayuda a absorber la luz solar. En segundo lugar, la forma de las paredes y el cono dirigen el calor emitido por la película hacia el cielo.
"Si miras el faro de tu coche, tiene una estructura determinada que le permite dirigir la luz en una dirección determinada", dice Gan. “Seguimos este tipo de diseño. La estructura de nuestro sistema de modelado de haces aumenta nuestro acceso al cielo. La capacidad de dirigir las emisiones mejora el rendimiento del sistema en áreas concurridas ”.
Fuente: Universidad de Buffalo.
