I fremtiden, denne elektricitetsfri teknologi kunne hjælpe med at køle bygninger i storbyområder

Ingeniører har designet et nyt system, der kan hjælpe med at køle bygninger i overfyldte storbyområder uden at forbruge elektricitet, en vigtig innovation på et tidspunkt, hvor byerne arbejder på at tilpasse sig klimaændringerne.

Systemet består af et specielt materiale - en billig polymer/aluminiumfilm - der er installeret inde i en kasse i bunden af ​​et specialdesignet solrum. Filmen hjælper med at holde sine omgivelser kølige ved at absorbere varme fra luften inde i kassen og overføre den energi gennem Jordens atmosfære til det ydre rum. Krisecenteret tjener et dobbelt formål, hjælper med at blokere indgående sollys, mens den også stråler termisk stråling udsendt fra filmen til himlen.

"Polymeren forbliver kølig, da den spreder varme gennem termisk stråling, og kan derefter afkøle miljøet, "siger co-first forfatter Lyu Zhou, en ph.d. kandidat i elektroteknik ved universitetet ved Buffalo School of Engineering and Applied Sciences. "Dette kaldes strålende eller passiv køling, og det er meget interessant, fordi det ikke bruger elektricitet - det behøver ikke et batteri eller en anden strømkilde for at realisere køling. "

"En af innovationerne i vores system er evnen til målrettet at lede termiske emissioner mod himlen, "siger hovedforsker Qiaoqiang Gan, Ph.d., UB lektor i elektroteknik. "Normalt, termiske emissioner rejser i alle retninger. Vi har fundet en måde at stråle emissionerne i en snæver retning. Dette gør systemet i stand til at være mere effektivt i bymiljøer, hvor der er høje bygninger på alle sider. Vi bruger billige, kommercielt tilgængelige materialer, og finder ud af, at de klarer sig meget godt. "

Taget sammen, husly-og-kasse-systemet, ingeniørerne designet, måler cirka 45 cm høje (45,72 centimeter), 10 tommer bred og 10 tommer lang (25,4 centimeter). For at køle en bygning, mange enheder i systemet skulle installeres for at dække et tag.

Forskningen vil blive offentliggjort den 5. august i Naturens bæredygtighed . Undersøgelsen var et internationalt samarbejde mellem Gans gruppe på UB, Boon Ooi's gruppe ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i Saudi -Arabien, og Zongfu Yus gruppe ved University of Wisconsin-Madison. Sammen med Zhou, co-first forfattere er Haomin Song, Ph.d., UB -adjunkt i forskning i elektroteknik, og Jianwei Liang på KAUST. Undersøgelsen blev delvist finansieret af National Science Foundation.

Et system, der fungerer i løbet af dagen og i overfyldte miljøer

Det nye passive kølesystem adresserer et vigtigt problem i feltet:Hvordan strålende køling kan fungere i løbet af dagen og i overfyldte byområder.

"Om natten, strålende køling er let, fordi vi ikke har solindgang, så termiske emissioner går bare ud, og vi indser strålende køling let, "Sang siger." Men nedkøling i dagtimerne er en udfordring, fordi solen skinner. I denne situation, du skal finde strategier til at forhindre hustage i at varme op. Du skal også finde emitterende materialer, der ikke absorberer solenergi. Vores system løser disse udfordringer. "

Når de placeres udenfor i løbet af dagen, den varmeafgivende film og solbeskyttelse hjalp med at reducere temperaturen på en lille, lukket rum med maksimalt omkring 6 grader Celsius (11 grader Fahrenheit). Om natten, dette tal steg til omkring 11 grader Celsius (ca. 20 grader Fahrenheit).

Hvordan innovativ arkitektur kan drive radiativ køling

Det nye strålende kølesystem indeholder en række optisk interessante designfunktioner.

En af de centrale komponenter er polymer/metalfilmen, som er fremstillet af en plade af aluminium belagt med en klar polymer kaldet polydimethylsiloxan. Aluminium reflekterer sollys, mens polymeren absorberer og afleder varme fra den omgivende luft. Ingeniører placerede materialet i bunden af ​​en skumkasse og rejste et solskær "oven på kassen, ved hjælp af et solenergi-absorberende materiale til at konstruere fire udad skrå vægge, sammen med en omvendt firkantet kegle inden for disse vægge.

Denne arkitektur tjener et dobbelt formål:For det første det hjælper med at svampe op for sollys. Sekund, væggenes form og keglen direkte varme udsendt af filmen mod himlen.

"Hvis du ser på forlygten på din bil, den har en bestemt struktur, der gør det muligt at lede lyset i en bestemt retning, "Gan siger." Vi følger denne form for design. Strukturen i vores stråleformende system øger vores adgang til himlen. Evnen til at styre emissionerne forbedrer systemets ydeevne i overfyldte områder. "