Кондиционеры и другие системы охлаждения относятся к числу крупнейших потребителей электроэнергии, поэтому поиск способов пассивного охлаждения зданий имеет важное значение в нашем теплом будущем. 

Исследователи из Университета Буффало разработали прототип гибридного устройства, которое может не только резко охлаждать здания без использования электричества, но и улавливать солнечную энергию для нагрева воды.

Системы охлаждения, созданные на протяжении многих лет, поглощают тепло изнутри комнаты или здания и излучают его в инфракрасных волнах. На этих длинах волн атмосфера Земли «невидима» для излучения, а это означает, что ничто не мешает теплу выходить прямо в холод космического пространства.

В этих устройствах используются панели из материалов, способных поглощать и излучать тепло. Логичный способ сориентировать эти панели с тепловым излучателем - так, чтобы одна сторона была направлена ​​в небо, как солнечная панель, но команда, занимающаяся новым исследованием, говорит, что это не самый эффективный метод. Панели излучают тепло с обеих сторон, поэтому в этом положении часть тепла излучается обратно на землю.

Для нового дизайна исследователи Buffalo переместили тепловой излучатель так, чтобы тепло могло собираться с обеих сторон и передаваться. Для этого они расположили термоэмиттер вертикально между парой зеркал, расположенных в форме буквы V. Затем эти зеркала отражают инфракрасные волны вверх.

«Поскольку тепловое излучение от обеих поверхностей центрального теплового излучателя отражается в небо, локальная плотность мощности охлаждения на этом излучателе удваивается, что приводит к рекордному снижению температуры», - говорит Цяоцян Ган, ведущий автор исследования.

В ходе экспериментов команда показала, что устройство способно снизить температуру внутри испытательной установки более чем на 12 ° C (22 ° F) под прямыми солнечными лучами и более чем на 14 ° C (25 ° F) в смоделированном ночном времени.

Зеркала сделанные из 10 тонких слоев серебра и диоксида кремния разработаны таким образом, чтобы избирательно подходить к работе с разными длинами волн. Они отражают средние инфракрасные волны от излучателя, поглощая видимые и ближние инфракрасные волны солнечного света. Это не дает солнечному теплу нейтрализовать охлаждающий эффект, повышая эффективность.

Кроме того, тепло, поглощаемое зеркалами, может быть использовано с пользой - в этом тесте команда использовала его для нагрева воды до 60 ° C (140 ° F).

Исследователи говорят, что это устройство может помочь снизить затраты и нагрузку на окружающую среду, связанная с охлаждением, которое остается одним из самых больших источников потребления энергии. Однако на данный момент основное внимание будет уделяться увеличению его до размера крыши.