Les ingénieurs de l'Université du Colorado à Boulder et de l'Université du Wyoming ont réussi à mettre à l'échelle un système de refroidissement par eau innovant capable de fournir un refroidissement radiatif continu jour et nuit pour les structures. L'avancée pourrait augmenter l'efficacité des centrales de production d'électricité en été et conduire à des contrôle de température respectueux de l'environnement pour les maisons, entreprises, les services publics et les industries.

La nouvelle recherche démontre comment le métamatériau hybride à faible coût de refroidissement radiatif organique-inorganique, qui a fait ses débuts en 2017, peut être mis à l'échelle dans un réseau d'environ 140 pieds carrés - assez petit pour tenir sur la plupart des toits - et agir comme une sorte de climatiseur naturel avec presque aucune consommation d'électricité.

"Vous pourriez placer ces panneaux sur le toit d'une maison unifamiliale et satisfaire ses besoins de refroidissement, " a déclaré Dongliang Zhao, auteur principal de l'étude et chercheur postdoctoral au département de génie mécanique de CU Boulder.

Les résultats sont décrits aujourd'hui dans la revue Joule et profitez des principes de refroidissement radiatif naturel.

« Alors que la température de la Terre se réchauffe en raison de la chaleur absorbée par la lumière du soleil pendant la journée, il émet en permanence de la lumière infrarouge vers l'univers froid, " a déclaré le professeur Ronggui Yang de génie mécanique et auteur principal de l'étude. " Pendant la nuit, La Terre se refroidit en raison de l'émission sans soleil."

Le matériau semblable à un film des chercheurs réfléchit presque toute la lumière du soleil tout en permettant à la chaleur stockée d'un objet de s'échapper autant que possible, en le gardant plus frais que l'air ambiant même sous le soleil de midi.

"Le matériel, que nous pouvons désormais produire à faible coût en utilisant les techniques actuelles de fabrication roll-to-roll, offre des avantages significatifs », a déclaré le professeur agrégé Xiaobo Yin de génie mécanique et du programme de science et génie des matériaux de CU Boulder.

« Nous pouvons maintenant appliquer ces matériaux sur les toits des bâtiments, et même construire des systèmes de refroidissement par eau à grande échelle comme celui-ci avec des avantages significatifs par rapport aux systèmes de climatisation conventionnels, qui nécessitent de grandes quantités d'électricité pour fonctionner, ", a déclaré le professeur agrégé Gang Tan du département de génie civil et architectural de l'Université du Wyoming.

Les chercheurs ont testé leur système à l'extérieur dans diverses conditions météorologiques, y compris le vent, précipitations et humidité. Dans les expériences menées en août et septembre 2017, leur module RadiCold exclusif gardait un récipient d'eau couvert par le métamatériau 20 degrés Fahrenheit plus froid que l'air ambiant entre 12h30. et 15h, le soleil d'été le plus intense de la journée.

Les chercheurs ont également introduit un élément d'ordonnancement dynamique dans leur technologie, anticipant que les structures telles que les bureaux peuvent avoir une demande de refroidissement limitée ou inexistante la nuit. Dans un système intégré au bâtiment, cependant, une unité de stockage frigorifique pourrait être ajoutée pour capturer le froid par le biais d'un fluide caloporteur tel que l'eau dans ce système et permettre de le récupérer le jour suivant afin de réduire la contrainte de refroidissement pendant les périodes de pointe de demande.

"Nous avons construit un module qui fonctionne dans le monde réel, situations pratiques, ", a déclaré Yang. "Nous sommes passés assez loin et rapidement d'un niveau de matériaux à un niveau de système."

Le module RadiCold pourrait devenir une solution viable pour le refroidissement d'appoint pour les maisons unifamiliales, entreprises, centrales électriques, les services publics municipaux et les centres de données parmi d'autres applications potentielles, dit Yang.