Ученые из Принстонского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали пассивный механизм для охлаждения зданий летом и их обогрева зимой.
В статье, опубликованной в журнале Cell Reports Physical Science, ученые описывают покрытия из обычных материалов, которые ограничивают поток излучаемого тепла между зданиями и окружающей средой на определенных длинах волн. Это позволяет экономить энергию и поддерживать комфортную температуру внутри помещений более эффективно, чем традиционные методы.
Большинство зданий используют жалюзи для окон, чтобы блокировать солнечный свет, а также красят крыши и стены в белый цвет, чтобы отражать солнечные лучи. Крыши, как правило, обращены к небу. Это позволяет специальным покрытиям отражать солнечный свет и излучать длинноволновое тепло в небо, а затем в космос. Стены и окна же видят в основном землю и соседние здания.
Во время жаркой погоды они нагреваются излучением от горячих улиц, тротуаров и расположенных поблизости зданий. Таким образом, даже если стены и окна излучают тепло в небо, они еще больше нагреваются от земли. В холодную погоду окружающая среда становится холоднее, вытягивая тепло из стен и окон.
Исследователи нашли решение этой проблемы, используя различные свойства передачи тепла между зданиями и землей по сравнению с небом. Излучаемое тепло перемещается от зданий к небу в узком диапазоне инфракрасного спектра, называемом окном атмосферной передачи. Теплообмен же с землей происходит по всему инфракрасному спектру.
Исследование показывает, что многие обычные и недорогие строительные материалы излучают тепло в узком диапазоне и блокируют тепло широкого спектра. Для этой цели можно адаптировать такие материалы, как поливинилфторид, уже используемый для облицовки, а также еще более распространенные виды пластика. Также, существуют большие потенциальные возможности экономии энергии на уровне зданий. Исследователи отмечают, что сезонная экономия энергии с их механизмом сравнима с преимуществами окраски темных крыш в белый цвет.
