Ein neues thermisches Wärmemanagementgerät passt seine Form an, um die Temperatur zu erhöhen oder zu senken, ohne externe Energie zu verwenden. Laut ihren Entwicklern könnte diese Technologie in Verbindung mit herkömmlicher Heizung und Kühlung arbeiten, um Gebäudetemperaturspitzen (und Kosten) zu reduzieren.
Verantwortlich sind die beiden gängigsten Methoden der thermischen Kontrolle (Heizen und Kühlen). mehr als die Hälfte des weltweiten Energieverbrauchs. Die beiden andauernden Krisen (Klima e Geopolitik) zwingen Forscher in rasantem Tempo, Hochleistungstechnologien zu identifizieren, die Temperaturen regulieren können, ohne viel oder gar keinen Strom zu verbrauchen.
Im Mittelpunkt der Workshops stehen Sonne und Außenräume: Zu den vielversprechendsten Lösungen gehören intelligente Fenster, die die Infrarotwärme der Sonne absorbieren oder reflektieren, je nachdem, ob es ein Sommer- oder Wintertag ist. Passive Strahlungskühlsysteme sind ebenfalls eine interessante Option, die den Energieverbrauch vermeidet, indem Wärme bei Wellenlängen, die die Erdatmosphäre durchdringen, direkt in den Weltraum übertragen wird.
Null Energie zum Heizen und Kühlen
Rujun Ma und Kollegen der Nankai Universität aus Tianjin, China, zielte darauf ab, ein thermisches Gerät zu entwickeln, das in der Lage ist, basierend auf der Temperaturänderung automatisch zwischen Heiz- und Kühlmodus umzuschalten. Es macht Sinn: Wenn das Ziel des Thermomanagements die Temperaturkontrolle ist, ist die Schaffung eines temperaturempfindlichen Systems optimal. Auch, weil in der Vergangenheit farbveränderliche Fenster oder Infrarotmodulatoren entwickelt wurden, die auf Temperaturänderungen reagieren: Sie heizen oder kühlen. Nie beides.
Das Unterscheidungsmerkmal von Mas Gerät ist die Verwendung eines breiten Wellenlängenbereichs, vom sichtbaren Band bis zum Infrarot. Dadurch kann das gesamte Spektrum des Wärmemanagements abgedeckt werden: sowohl Solarheizung als auch Strahlungskühlung.
Noch einmal Biomimikry
Ich werde es nicht müde zu sagen: Die besten wissenschaftlichen Lösungen entstehen alle aus der Beobachtung der Natur, und dieses thermische Gerät ist keine Ausnahme. In diesem Fall machte das Forscherteam eine Kombination: Sie beobachteten sowohl das Fell des Himalaya-Kaninchens (weiß bei heißem Wetter, dunkel bei kaltem Wetter) als auch das Öffnen und Falten der Blätter einer Pflanze, der Mimosa pudica.
Die thermische Vorrichtung besteht aus zwei Primärschichten. Die obere besteht aus einer temperaturempfindlichen Aktorfolie, die Infrarotstrahlung ausstößt. Die Platte besteht aus Polymeren, die so konzipiert sind, dass sie ungleichmäßig auf Temperaturänderungen reagieren, sodass sie sich bei Kälte aufrollen und bei Wärme ausdehnen. Der untere Teil hingegen besteht aus einem thermochromen Substrat, das je nach Temperatur seine Farbe ändert und auch sichtbares Licht absorbiert.
Ein thermischer „Gestaltwandler“
Wenn die Umgebungstemperatur im Heizmodus niedrig ist, kräuselt sich die Aktuatorfolie und das thermochrome Substrat wird grau, absorbiert Licht und Wärme. Umgekehrt erstreckt sich der Aktivator im Kühlmodus, um das Substrat zu bedecken und Sonnenlicht zu reflektieren, während er Infrarotstrahlung emittiert, um sich selbst zu kühlen. Die Aktivierungstemperatur zum Umschalten zwischen den Modi kann geändert werden, indem die Polymere in den Aktuatoren und die im Substrat verwendeten thermochromen Pulver geändert werden.
Das 4 x 4 Zentimeter große Thermogerät konnte im Labor 500 Öffnungs- und Rotationszyklen überstehen. Ma und seine Kollegen testeten es sowohl drinnen als auch draußen, wie in dem in Proceedings of the National Academy of Sciences (dass ich dich hier verlinke).
Sie schätzten auf der Grundlage von Feldversuchen, dass die solare Heizleistung 252,2 Watt pro Quadratmeter betrug, während die Kühlleistung 59,7 W / m 2 erreichte.
Übersetzt: Dieses Gerät spart Energie im Vergleich zu allen anderen bisher entwickelten temperaturempfindlichen Wärmemanagementgeräten. "Es wird die thermische Energieeffizienz deutlich verbessern", sagt Ma, "und hat noch viel Raum für Verbesserungen."
Gut. In der Zwischenzeit Ventilator und Pullover (nach Bedarf).