Medžiaga, kuri išmeta šilumą į erdvę, netrukus gali iš naujo sukurti oro kondicionierių

Jokūbo šventykla

Eli Goldsteinas, naujokas „SkyCool Systems“ įkūrėjas, atidarė garažo duris ankštos „Stanford spinout“ darbo vietos šone Burlingame, Kalifornijoje, ir į automobilių stovėjimo aikštelę įmetė kvadratinių sidabrinių plokščių rinkinį.

Jie buvo pakreipti į saulę, uždengti tarsi tobulai nesiglamžončia aliuminio folija ir pritvirtinti prie metalinio rėmo, kuriame buvo daugybė vamzdžių, vamzdelių ir termometrų.

Tą dieną San Francisko pusiasalyje temperatūra pasiekė 104 ˚F – tai buvo retos ir svilinančios įlankos karščio bangos pradžia. Žengdamas priešais plokštes jautėsi lyg eidamas pro atvirą orkaitę.

Kuris yra būtent esmė. SkyCool plokštės iš esmės yra aukštųjų technologijų veidrodžiai, skirti pastatams vėsinti kur kas efektyviau nei tradicinės oro kondicionavimo sistemos, naudojant keistą optikos ypatybę, leidžiančią siaurai spinduliuotės juostai patekti į kosmosą (žr. „Dangus gali turėti efektyvumo paslaptį Oro kondicionavimas ). Priklausomai nuo taikymo ir klimato sąlygų, ši technologija gali sumažinti konstrukcijoms vėsinti naudojamą energiją nuo 10 iki 70 procentų, sumažindama vieną didžiausių poreikių JAV tinklui ir atitinkamai sumažindama šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.

Norint suprasti, kaip tai veikia, reikia šiek tiek žinių. Visi objektai skleidžia šilumą infraraudonosios spinduliuotės pavidalu, nematoma šviesos forma, kuri yra tiesiai į dešinę nuo raudonos spektro. Striukių, kumštinių pirštinių ir šalikų esmė yra išlaikyti kuo daugiau tos spinduliuojančios šilumos, kad žiemos dienomis būtų šilta. Pati atmosfera, daugiausia vandens molekulių pavidalu, taip pat išspinduliuoja dalį šilumos.

Tačiau vidutinių infraraudonųjų spindulių diapazone (kurių bangos ilgiai yra nuo 8 iki 13 mikrometrų, tiems, kurie laikosi balų) sklinda pro šalį ir ištrūksta pro tai, kas buvo apibūdinta kaip langas į erdvę . Medžiagos, skleidžiančios tokio diapazono spinduliuotę, tiesiogine prasme meta ją į šaltas kosmoso erdves arba bent jau vėsią viršutinę atmosferą, leisdamos patiems paviršiams nukristi žemiau supančio oro temperatūros. Dėl šio gamtos reiškinio šerkšnas susidaro ant paviršių po atviru naktiniu dangumi, pavyzdžiui, automobilių languose ir žolės šerdyje, net kai temperatūra nesiekia nulio.

Svarbus iššūkis, norint naudingai panaudoti šį mechanizmą, buvo tai, kad dienos metu saulės šiluma paprastai kompensuoja bet kokį vėsinantį poveikį. Tačiau tyrime, pirmą kartą paskelbtame m Gamta 2014 m. pabaigoje „SkyCool Systems“ mokslininkai šią problemą išsprendė sukūrę pažangią medžiagą, pritaikytą spinduliuoti infraraudonąją šviesą diapazone, kuris prasiskverbia per atmosferą, kartu atspindėdamas 97 procentus saulės šviesos. Padėta ant stogo, esant tiesioginiams saulės spinduliams, medžiaga išliko 4,9 ˚C žemesnė už aplinkos oro temperatūrą. aušinimo galia 40,1 vato vienam kvadratiniam metrui.

Trys iš šiame darbe dalyvavusių tyrėjų buvo kartu SkyCool sistemos praėjusį pavasarį, stengdamasi komercializuoti technologiją. Goldsteinas yra startuolio vyriausiasis technologijų pareigūnas; Aaswathas Ramanas, pagrindinis originalaus straipsnio autorius ir vienas iš MIT technologijų apžvalga 35 novatoriai, jaunesni nei 35 m. 2015 m., eina generalinio direktoriaus pareigas; ir Shanhui gerbėjas , Stanfordo elektrotechnikos profesorius, eina patarėjo pareigas.

SkyCool pasyviosios spinduliuotės aušinimo plokštės vertinamos atliekant lauko bandymą Davis mieste, Kalifornijoje.

Praėjusią savaitę mokslininkai paskelbė tolesnius veiksmus popierius in Gamtos energija , parodantis, kad padidinta technologijos versija gali būti naudojama tekančiam vandeniui vėsinti. Įrengę plokštes su plonais vandens vamzdžiais tiesiai po jais, tyrėjai sumažino vandens temperatūrą 5 ˚C per tris bandymų dienas. Rezultatas rodo, kad technologija gali būti įtraukta į esamus aušinimo mechanizmus, pakeičiant arba papildant kondensatoriaus komponentą, naudojamą įprastiniam oro kondicionavimui ir šaldymui. Modeliuodami tyrėjai parodė, kad integravus technologiją į dviejų aukštų biurų pastatą Las Vegase, vasarą vėsinimui reikalingos elektros energijos poreikis sumažėtų 21 proc.

Galimybė modifikuoti sistemą esamuose pastatuose, sumažinant savininkų ir nuomininkų išlaidas, reiškia, kad potenciali rinka yra didžiulė. Apie 14 procentų visos JAV pagaminamos energijos tenka gyvenamiesiems ir komerciniams pastatams vėsinti. Energetikos departamento moonshot ARPA-E programa, kuri suteikė 3 mln SkyCool tyrėjai 2012 m. nustatė, kad pažangios radiacinės aušinimo plokštės gali sumažinti 10–20 procentų šio naudojimo ir sumažinti didžiausios apkrovos poreikį elektros tinkle.

Tačiau daug daugiau energijos gali sutaupyti kūrėjai, kurie projektavimo etape nusprendžia įdiegti radiacines aušinimo sistemas tiesiai į naujus pastatus, sako Nickas Fernandezas, Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinės laboratorijos energetikos analitikas. Jei sistema būtų sujungta su hidrauline spinduliuojančia aušinimo sistema – retu, bet labai efektyviu pastatų vėsinimo būdu, kuris veikia cirkuliuojant vandeniu, o ne pučiant orą – idealiomis klimato sąlygomis šildymui, vėsinimui ir vėdinimui būtų sutaupyta beveik 70 procentų. , remiantis modeliavimo analize paskelbta 2015 m , kurio pagrindinis autorius buvo Fernandezas.

„SkyCool“ nėra vienintelė bendrovė, besidominti šia rinka. Vasario mėnesį Kolorado universiteto Boulder inžinierių komanda paskelbė a popierius in Mokslas aprašoma hibridinė stiklo-polimero medžiaga, kuri vidurdienį pasiekė 93 (vatų kvadratiniam metrui) radiacinę aušinimo galią esant tiesioginiams saulės spinduliams. Tyrėjai pabrėžė, kad jie jau išsiaiškino, kaip nebrangiai pagaminti į plėvelę panašios medžiagos ritinius, todėl tai gali būti perspektyvi didelio masto technologija, skirta tiek gyvenamosioms, tiek komercinėms reikmėms. pagal universiteto leidiniui.

Kaip ir Stanfordo komanda, CU Boulder tyrėjai surinko pinigų iš ARPA-E, kreipėsi dėl patento ir įkūrė įmonę, Radi-Cool. Mokslininkai derasi su potencialiais investuotojais ir gamintojais, sako Ronggui Yang, mechanikos inžinerijos profesorius, kuris yra šio dokumento bendraautoris ir laikinai einantis startuolio generalinį direktorių.

SkyCool mokslininkai, užsitikrinę ribotą papildomo federalinio ir privataus finansavimo sumą, toliau gerina pažangių medžiagų efektyvumą. Ramanas, startuolio generalinis direktorius, atsisako diskutuoti apie galimą produkto kainodarą, tačiau jis mano, kad visas išankstines išlaidas kompensuos ilgalaikis energijos taupymas. Jei „SkyCool“ tipo stogo radiatorius būtų sukurtas ir sumontuotas už mažiau nei 58 centus už kvadratinę pėdą, energijos sutaupymas padengtų šias išlaidas maždaug per penkerius metus, apskaičiavo „Pacific Northwest Lab“ tyrimas.

Bendrovė atlieka savo naujausios kartos plokščių bandymą Davis mieste, Kalifornijoje, maždaug už dviejų valandų kelio nuo Burlingame Centriniame slėnyje, įvertindama technologiją kaip būdą papildyti oro kondicionavimo ir komercines šaldymo sistemas.

Kitas svarbus „SkyCool“ etapas bus didelio masto demonstracija su ankstyvu klientu ar partneriu, kurią Ramanas ir Goldsteinas tikisi pradėti kitais metais. Jie skirti įmonėms, kurioms reikia didelių aušinimo poreikių, pavyzdžiui, prekybos centrams ir duomenų centrams, kur greitai sutaupoma energijos. Pokalbiai su potencialiais klientais jau prasidėjo.

paslėpti