Klimatyzacja bez prądu. Opracowano nową metodę na chłodzenie budynków

W miarę jak planeta staje się coraz cieplejsza, zapotrzebowanie na technologie efektywnego chłodzenia domów staje się coraz pilniejsze. Paradoks tej sytuacji polega jednak na tym, że klasyczna klimatyzacja w dużym stopniu przyczynia się do globalnego ocieplenia, ponieważ urządzenia klimatyzacyjne zużywają bardzo duże ilości energii.

Naukowcy z McGill University, UCLA i Princeton odkryli jednak właśnie niedrogą, zrównoważoną alternatywę dla chłodzenia mechanicznego oraz sposób na łagodzenie niebezpiecznych fal upałów podczas przerw w dostawie prądu.

Naukowcy postanowili odpowiedzieć na pytanie, jak osiągnąć nowy poziom pasywnego chłodzenia wewnątrz budynków w gorącym klimacie, takim jak ten panujący w południowej Kalifornii. 

W tym celu zbadali to, jak skutecznie chłodzić wnętrza może zastosowanie materiałów dachowych, które odbijają ciepło w kosmos nawet w bezpośrednim świetle słonecznym. Działają one jak lustro, które zamiast pochłaniać energię cieplną, odbijają ją w górę. 

Podobne materiały i powłoki są często stosowane w celu zapobiegania przegrzaniu dachów. Wiadomo było więc, że są w stanie chronić budynki przed nadmiernym wzrostem temperatury. Jednak prawdziwe chłodzenie polega nie tylko na odbijaniu promieniowania podczerwonego, ale i na odprowadzaniu ciepła, które znajduje się już we wnętrzu. 

Rezultaty badań były bardzo obiecujące. "Odkryliśmy, że możemy utrzymać temperaturę powietrza o kilka stopni poniżej temperatury otoczenia i o dalszych kilka stopni poniżej "złotego standardu" chłodzenia pasywnego" - mówi Remy Fortin, doktorant w Peter Guo-hua School of Architektura. "Zrobiliśmy to bez pogorszenia zdrowej wymiany powietrza w wentylacji". Było to spore wyzwanie, biorąc pod uwagę, że w gorącym klimacie wentylacja przyczynia się do ogrzewania wnętrz budynków, podczas gdy celem badaczy było utrzymanie chłodu.

Mimo że badacze nie zastosowali żadnej elektrycznej czy mechanicznej klimatyzacji, temperatura we wnętrzu badanego pomieszczenia była o 3,9 stopni Celsjusza niższa od średniej temperatury zewnętrznej i aż o 8,9 stopni niższa od pomieszczeń chłodzonych za pomocą standardowych technik chłodzenia pasywnego. Powietrze we wnętrzu było całkowicie wymieniane siedem razy na godzinę. Podobne technologie są szczególnie ważne w miastach, w których temperatury rosną wskutek tzw. efektu miejskiej wyspy ciepła. 

Samo pasywne chłodzenie budynków nie jest niczym nowym. Chłodzące rozwiązania są znane choćby z arabskiej średniowiecznej architektury. Nowoczesne prace nad pasywną klimatyzacją sięgają jeszcze lat 60., kiedy francuski inżynier Felix Trombe stworzył w Pirenejach kilka prototypowych budynków, które miały zapewniać chłodzenie bez wykorzystania urządzeń elektrycznych. 

W najbardziej zaawansowanym z jego eksperymentów, fasada chłodząca była zorientowana na północ i lekko pochylona do góry. Elewację wykonano z paneli z tworzywa sztucznego przepuszczających podczerwień, za którymi znajdował się promiennik odprowadzający powietrze z wnętrza. Asystenci inżyniera, którzy testowali budynki, nie byli jednak o nich dobrego zdania. Głównie dlatego, że otwieranie okien było ze względów termicznych zabronione. 

Amerykański pomysł ma być znacznie prostszy i znacznie bardziej efektywny. Naukowcy mają nadzieję, że odkrycia pomogą społecznościom cierpiącym z powodu niebezpiecznego ocieplenia klimatu i fal upałów. "Mamy nadzieję, że badacze zajmujący się materiałami, architekci i inżynierowie zainteresują się tymi wynikami, a nasza praca zainspiruje ich do bardziej holistycznego myślenia o tym, jak zintegrować przełomowe osiągnięcia w dziedzinie materiałów chłodzonych radiacyjnie z prostymi, ale skutecznymi rozwiązaniami architektonicznymi" - powiedział Salmaan Craig, adiunkt w Peter Guo-hua School of Architecture.