Pasivní klimatizace dokáže zajistit chlazení bez elektřiny – stačí jen voda

Toto třívrstvé zařízení využívá energii ze slunce a odpařuje vodu k chlazení budov nebo nádob s potravinami.

Léta jsou stále nesnesitelnější a dokonce i lidé žijící v typicky chladných oblastech, jako je Česká republika, nyní vážně uvažují o instalaci klimatizace. To znamená, že za klimatizaci začneme utrácet jen více energie, což vyčerpá naše peníze i zmenšující se rozpočet na emise oxidu uhličitého. Získávání elektřiny pro klimatizaci z obnovitelných zdrojů energie je sice jedním ze způsobů, jak tuto rostoucí poptávku zvládnout, ale stejně tak je třeba usilovat o účinnější technologie.

Vědci z MIT se skutečně překonali a ohlásili třívrstvé zařízení, které potřebuje pouze vodu, aby ochladilo své okolí až o 9,3 °C oproti okolní teplotě, píše portál ZMEScience. Pasivní chladicí zařízení má sloužit k uchování potravinářských plodin a doplnit běžné klimatizační jednotky v budovách – není k němu potřeba žádná elektřina.

Třívrstvá konstrukce kombinuje sálavé chlazení, odpařovací chlazení a tepelnou izolaci v jednom balení. Dříve se tyto metody pasivního chlazení používaly izolovaně, ale toto je poprvé, kdy někdo našel způsob, jak je zkombinovat v jednom zařízení a zvýšit jejich výkon díky synergickým účinkům.

„Díky synergickému spojení těchto funkcí jsme nyní schopni dosáhnout vysokého chladicího výkonu, a to i v oblastech s vysokou vlhkostí, kde předchozí technologie obecně nemohou dobře fungovat,“ uvedl postdoktorand MIT Zhengmao Lu, hlavní autor nové studie, která vyšla v časopise Cell Reports Physical Science.

Zvenčí vypadá pasivní chladič jako solární panel a v mnoha ohledech jím skutečně je, jen místo elektřiny zajišťuje chlazení buď chlazením vody prostřednictvím potrubí, nebo přímo okolního vzduchu.

Vrchní vrstvu tvoří aerogel – vzduch uzavřený v houbovité struktuře z polyethylenu, který je poloizolační a propouští pouze vodní páru a infračervené záření (teplo). Pod aerogelem je další vrstva, tentokrát z hydrogelu – dalšího houbovitého materiálu, jehož póry jsou vyplněny spíše vodou než vzduchem. Infračervené sluneční záření zahřívá hydrogel, odpařuje vodu a ochlazuje zařízení, zatímco pára prochází vrstvou aerogelu ven do okolí.

Spodní vrstva je zrcadlově odrazivý povrch, který odráží veškeré světlo, které se podaří aerogelem a hydrogelem projít, a místo toho ho vysílá zpět do prostoru, takže se teplo nestačí vsáknout do materiálů, čímž se snižuje tepelná zátěž.

„Novinkou je zde vlastně jen spojení funkce sálavého chlazení, funkce odpařovacího chlazení a také funkce tepelné izolace dohromady v jedné architektuře,“ vysvětluje vědec Lu.

Lu a jeho kolegové otestovali prototyp o průměru pouhých 4 palců na střeše jedné z budov MIT a ukázali, že dokáže dosáhnout ochlazení o 9,3 °C i za nepříliš optimálních povětrnostních podmínek. To je dost na to, aby to výrazně pomohlo snížit ztráty potravin způsobené jejich zkažením v mnoha částech světa, kde chybí chlazení.

Zařízení by mohlo být například instalováno na střechu kontejneru pro skladování potravin. Případně by mohlo být použito v místech s existující klimatizací, aby výrazně snížilo zátěž těchto systémů tím, že bude posílat chladnou vodu do nejteplejších částí systému. „Snížením teploty kondenzátoru můžete efektivně zvýšit účinnost klimatizace, takže tímto způsobem můžete potenciálně ušetřit energii,“ říká Lu.

Jedinou nutnou údržbou je pravidelné doplňování vody potřebné k odpařování. To není příliš velký problém, protože i v nejteplejších a nejsušších oblastech by provozovatelé měli měnit vodu každé čtyři dny a ve vlhčích oblastech pouze jednou za měsíc.

Prototyp, který výzkumníci předvedli, lze průmyslově rozšířit. Nicméně zatímco většina materiálů je snadno dostupná, aerogel je v tuto chvíli poměrně drahý a jeho konstrukce vyžaduje určité konstrukční úpravy, aby byla proveditelná pro masovou výrobu. Pokud se jim nyní podaří vyřešit hromadnou výrobu jejich aerogelu, mohla by se tato pasivní technologie ukázat jako velká.

Zdroj: Cell, ZMEScience