Et cool alternativ til aircondition

En billig passiv køleteknologi lavet af en polymerfilm kunne bruges til passivt at køle bygninger i storbyområder, undgå behovet for elektricitet.

Moderne klimaanlæg bruger betydelige mængder energi til at afkøle bygninger i dagtimerne, generere betydelige mængder af drivhusgasser, der er ansvarlige for klimaændringer. For eksempel, Aircondition står for omkring 15 procent af det samlede primære energiforbrug i USA og kan være så højt som 70 procent i ekstremt varme lande som Saudi-Arabien.

Teknologier, der bruger strålingskøling til at styre temperaturen i bygninger, såsom plane flerlagede fotoniske film og hybride metamaterialefilm, tiltrækker betydelig opmærksomhed, fordi de ikke bruger elektricitet; imidlertid, de er komplicerede og dyre at fremstille.

Den nye teknologi er udviklet gennem samarbejde, herunder udveksling af studerende, mellem amerikanske og KAUST-forskere. Ledet af Qiaoqiang Gan og kandidatstuderende Lyu Zhou fra State University of New York i Buffalo, Jian-Wei Liang og kolleger fra Boon Ooi's Photonics Laboratory på KAUST, arbejder med forskere fra University of Wisconsin, har udviklet en passiv køleteknologi lavet af en polydimethylsiloxan (PDMS)/aluminium filmstruktur.

"PDMS udviser meget høj absorption i Jordens 'atmosfæriske vindue' område og lav absorption i solens synlige bølgelængdeområde, " forklarer Jian-Wei. "Disse egenskaber gør det til et ideelt materiale til passiv strålingskøling."

Ved at udnytte det spektrale overlap mellem dette atmosfæriske vindue, svarende til bølgelængder mellem 8-13 mikron og rækkevidden af ​​termisk stråling, der udsendes af bygninger ved typiske omgivende temperaturer, PDMS/aluminiumsfilmen kan effektivt køle bygninger i dagtimerne.

For at fremstille filmen, forskerne brugte en klingebelægningsproces til først at belægge overfladen af ​​en aluminiumsplade med et lag PDMS-harpiks og derefter et måleblad for at kontrollere dens tykkelse, opvarmning af strukturen i en ovn ved omkring 60 grader Celsius i to timer for at fuldføre processen.

"Selvom PDMS har lav absorption i solbølgelængdeområdet, vi fandt ud af, at dens strålingskøleevne blev væsentligt påvirket af det omgivende miljø, når den blev testet udendørs, især i overfyldte bymiljøer, " siger Qiaoqiang.

For at løse dette, holdet udviklede et spektral-selektivt husly, der leder den termiske stråling mod himlen og opnåede en dagtemperaturreduktion på op til 6,5 grader Celsius i det ydre miljø.

PDMS/aluminiumsfilmen giver en billig og grønnere løsning til afkøling af bygninger i bymiljøer og kan også fremstilles i stor skala, bidrage til den potentielle kommercialisering af strålingskøleteknologier.

"Vi arbejder nu på filmens optiske struktur for at forbedre dens strålingskøling, såvel som dets anvendelse i dampkondensering og vandkøling, " siger Jian-Wei.