Умное покрытие крыши может отражать тепло летом и задерживать его зимой
Больше никаких батарей и кондиционеров, крыша все сделает сама!
Системы радиационного охлаждения работают, вытягивая тепловое излучение из здания, отводя его в окружающую среду. Поскольку атмосфера «прозрачна» для этих длин волн, тепло выходит прямо в космос.
Хотя эти системы могут хорошо работать для поддержания прохлады в вашем доме летом, они также сохраняют прохладу зимой. Поэтому в рамках нового проекта команда разработала покрытие, которое может автоматически переключаться на улавливание тепла в холодный сезон. Авторы работы назвали этот материал термоадаптивным радиационным покрытием (TARC).
Главным элементом этой технологии является диоксид ванадия (VO2). В 2017 году команда обнаружила необычное свойство этого соединения: когда он достигает 67°C, он проводит электричество, но не тепло.
Авторы нового проекта обернули эту особенность в свою пользу. Идея заключается в том, что когда температура высокая, материал поглощает и излучает тепловое инфракрасное излучение и таким образом удерживает его подальше от здания. Но в прохладную погоду материал позволяет теплу проходить к зданию.
Команда протестировала устройство с использованием тонкопленочных пластырей TARC и сравнила их с образцами коммерческих темных и белых кровельных материалов (которые могут отводить или улавливать тепло). Беспроводные устройства измеряли изменения температуры.
TARC работал на удивление хорошо. Согласно измерениям, он отражал около 75% солнечного света независимо от погоды, но когда температура окружающей среды была выше 30°C, он отводил до 90% тепла. Когда похолодало до 15°C, TARC отводил всего 20% тепла.
Используя собранные данные, команда смоделировала, как TARC будет работать круглый год в 15 различных климатических зонах континентальной части США, и подсчитала, что среднестатистическое американское домохозяйство может сэкономить до 10% своих счетов за электроэнергию, используя TARC.