Um sistema de resfriamento passivo barato que não requer energia

• O novo sistema de resfriamento passivo oferece resfriamento eficaz em ambientes quentes sem usar qualquer energia produzida pelo combustível.
• Em ambientes secos, pode fornecer resfriamento de até 40 ° C abaixo da temperatura ambiente.
• Poderia complementar os sistemas de resfriamento existentes para armazenar vacinas e alimentos em áreas quentes e fora da rede.

Os mecanismos de resfriamento existentes dependem de sistemas de refrigeração por fluido e de compressão de vapor, que são bastante complexos e caros. O sistema de resfriamento passivo, por outro lado, como o resfriamento radiativo atmosférico, usa a atmosfera da Terra em comprimentos de onda do infravermelho médio para reduzir as temperaturas em níveis significativos.

Durante anos, pesquisadores em todo o mundo tentaram desenvolver sistemas de resfriamento passivos e, até agora, foram capazes de construir esses sistemas usando instrumentos fotônicos complexos que são caros de fabricar e não podem ser amplamente usados. A maioria deles é desenvolvida para refletir perfeitamente todos os comprimentos de onda e emitir radiação infravermelha média.
No entanto, para conseguir isso, você precisa adicionar várias camadas de materiais e controlar suas espessuras com precisão nanométrica.

Agora, os pesquisadores do MIT desenvolveram um novo sistema passivo barato que fornece resfriamento em um dia quente e ensolarado, sem exigir energia produzida pelo combustível. Ele poderia complementar outros sistemas de resfriamento para armazenar / conservar medicamentos e alimentos em áreas fora da rede.

Teoricamente, o sistema é capaz de fornecer resfriamento de até 20 ° C abaixo da temperatura ambiente. No entanto, ao demonstrá-lo, os pesquisadores conseguiram atingir um resfriamento de 6 ° C. Para reduzir ainda mais a temperatura, pode-se usar os sistemas termoelétricos tradicionais de resfriamento ou refrigeração.

Como funciona?

O novo sistema de resfriamento passivo simplesmente bloqueia a luz solar direta, usando uma pequena faixa colocada a 90 graus para cobrir a trajetória do Sol no céu. Isso elimina a necessidade de rastreamento de instrumento (s).

Um instrumento branco simples, desenvolvido pela combinação de alumínio polido, filme plástico de baixo custo e isolamento, permite a emissão suficiente de calor por meio de radiação na faixa do infravermelho médio. Mais especificamente, ele aproveita a sobreposição espectral da emissão radiativa de objetos terrestres próximos à temperatura ambiente entre o comprimento de onda de 8 e 13 micrômetros.

Colocando um guarda-chuva sobre o sistema e complementando-o com isolamento, os pesquisadores tornaram o resfriamento mais eficaz durante o dia. Eles realizaram experimentos ao ar livre e descobriram que o sistema estava bloqueando efetivamente a luz solar direta enquanto emitia continuamente os comprimentos de onda do infravermelho médio para o céu.

Referência:Nature Communications | doi:10.1038 / s41467-018-07293-9 | MIT

Alguns casais de décadas atrás, os cientistas estavam desenvolvendo apenas sistemas para reduzir o aquecimento. Mas agora, eles estão usando as cortinas de forma inteligente junto com mecanismos de filtragem de luz de suporte para baixar a temperatura.

Limitações e aplicativos

Crédito da imagem:Bikram Bhatia / MIT

Os sistemas não funcionam corretamente em uma atmosfera úmida. Reduz a quantidade de emissão infravermelha pelo ar, limitando a quantidade de resfriamento a 20 ° C (abaixo da temperatura ambiente). Porém, se o ambiente for seco, pode produzir até 40 ° C de resfriamento.

Além disso, este sistema não pode ser usado para resfriar casas ou edifícios inteiros. Ele só poderia ser usado para aplicações de refrigeração, como armazenamento de alimentos e medicamentos em áreas quentes e fora da rede. Embora a abordagem não seja poderosa o suficiente para reduzir as temperaturas até os níveis exigidos, ela pode pelo menos diminuir as cargas nos sistemas de resfriamento existentes, para fornecer apenas a última fase de resfriamento.

Também poderia ser usado em sistemas fotovoltaicos concentrados, nos quais espelhos especiais focalizam os raios solares nas células solares para elevar sua eficiência. Esses sistemas geralmente superaquecem e exigem manutenção térmica regular. O sistema de resfriamento passivo pode controlar facilmente esse problema de aquecimento, eliminando a necessidade de gerenciamento térmico ativo.

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Nos próximos anos, os pesquisadores tentarão aprimorar o sistema. O maior desafio em fazer isso seria descobrir um material isolante capaz de evitar que todo o sistema se aqueça excessivamente com o ar externo.