Система обеспечивает охлаждение без электричества

Представьте себе устройство, которое может под палящим солнечным светом в ясный день, и без использования какой-либо энергии охлаждать вещи более чем на 13 ° C.

Это похоже на волшебство, но новая система, разработанная исследователями из Массачусетского технологического института и Чили, может сделать именно это.

Не возможное охлаждение

Устройство не имеет движущихся частей, работает с помощью процесса, называемого радиационным охлаждением. Он блокирует поступающий солнечный свет, чтобы не нагреваться, и в то же время эффективно излучает инфракрасный свет, который по существу является теплом, который уходит прямо в небо и в космос, охлаждая устройство значительно ниже температуры окружающего воздуха.

Ключом к функционированию этой простой, недорогой системы является особый вид изоляции, изготовленный из полиэтиленовой пены, называемый аэрогелем. Этот легкий материал, который  напоминает зефир, блокирует и отражает видимые лучи солнечного света, чтобы они не проникали сквозь него. Но он прозрачен для инфракрасных лучей, которые переносят тепло, что позволяет им свободно проходить наружу.

Новая система описана в статье в журнале Science Advances аспирантом Массачусетского технологического института Арни Леруа, профессором и заведующей кафедрой машиностроения Эвелин Ванг и семью другими учеными из МТИ и Папского Католического университета Чили.

Такая система может быть использована, например, для хранения овощей и фруктов, потенциально удваивая время, в течение которого продукты могут оставаться свежими, в тех местах, где отсутствует надежное энергоснабжение для охлаждения, объясняет Леруа.

Радиационное охлаждение - это простой процесс, который используется большинством горячих предметов для охлаждения. Они излучают инфракрасное излучение среднего диапазона, которое переносит тепловую энергию от объекта прямо в космос, потому что воздух очень прозрачен для инфракрасного света.

Было проведено множество исследований способов минимизации потерь тепла. Решение появилось благодаря разработке нового вида аэрогеля. Аэрогели - это легкие материалы, которые состоят в основном из воздуха и обеспечивают очень хорошую теплоизоляцию, а структура состоит из микроскопических пенообразных образований из какого-либо материала. Новая идея команды состояла в том, чтобы сделать аэрогель из полиэтилена, материала, используемого во многих полиэтиленовых пакетах. В результате получается мягкий, белый материал.

Ключ к его успеху заключается в том, что, хотя он блокирует более 90 % поступающего солнечного света, защищая тем самым поверхность от нагрева, он является прозрачным для инфракрасного света, позволяя около 80 % тепловых лучей свободно проходить наружу. «Мы были очень взволнованы, когда увидели этот материал», - говорит Леруа.

В результате он может значительно охлаждать пластину, изготовленную из такого материала, как металл или керамика, расположенную под изолирующим слоем, который называется эмиттером. Эта пластина может затем охлаждать соединенный с ней контейнер или охлаждать жидкость, проходящую через катушки, соприкасающиеся с ней, чтобы обеспечить охлаждение для продукта, воздуха или воды.

Чтобы проверить свои расчеты эффективности, команда вместе со своими чилийскими коллегами установила устройство для проверки концепции в чилийской пустыне Атакама, часть которой является самым сухим местом на Земле. Эти участки практически не получают осадков, но, будучи прямо на экваторе, они получают яркий солнечный свет, который может подвергнуть устройство настоящему испытанию. Устройство охладилось на 13 градусов по Цельсию в жаркий солнечный полдень. Аналогичные тесты в кампусе МТИ в Кембридже, показали охлаждение чуть ниже 10 градусов.

Теоретически, такое устройство может достичь снижения температуры до 50 ° C, говорят исследователи, поэтому они продолжают работать над путями дальнейшей оптимизации системы, чтобы она могла быть применена для  кондиционирование воздуха в зданиях без источников энергии. Радиационное охлаждение уже интегрировано с некоторыми существующими системами кондиционирования воздуха для повышения их эффективности.

Тем не менее, исследователи уже достигли большей степени охлаждения под прямыми солнечными лучами, чем любая другая пассивная, излучающая система, кроме вакуумной системы для изоляции - которая является очень эффективной, но тяжелой, дорогой и хрупкой.

Этот подход также может быть недорогим дополнением к любому другому типу системы охлаждения. «Какую бы систему вы ни использовали, - говорит Леруа, - нанесите на нее аэрогель, и вы получите гораздо лучшую производительность».

Питер Бермел, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Пердью, который не участвовал в этой работе, говорит: «Основным потенциальным преимуществом полиэтиленового аэрогеля, представленного здесь, может быть его относительная компактность и простота». опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш youtube канал!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet