Radiant Cooling dan Solar Heating dengan Sistem – Tidak Dibutuhkan Listrik

Sistem menurunkan suhu dalam sistem pengujian di lingkungan luar ruangan di bawah sinar matahari langsung lebih dari 12 derajat Celcius (22 derajat Fahrenheit). Kredit: Universitas Buffalo

Studi tersebut menjelaskan sistem pendingin pasif yang bertujuan untuk membantu masyarakat miskin, mengurangi biaya pendinginan dan pemanasan, mengurangi emisi CO2.

Pendinginan pasif, seperti naungan yang disediakan pohon, telah ada selamanya.

Baru-baru ini, para peneliti telah mengeksplorasi bagaimana turbo mengisi teknik pendinginan pasif – yang dikenal sebagai pendinginan radiasi atau langit – dengan balok surya, material nano yang mengeluarkan panas dari konstruksi atap. Sementara kemajuan telah dibuat, teknologi ekonomis ini tidak jarang karena para peneliti telah berjuang untuk memaksimalkan kemampuan pendinginan material.

Penelitian baru dipimpin oleh Universitas Buffalo Insinyur membuat kemajuan signifikan di bidang ini.

Sebuah penelitian yang diterbitkan pada 8 Februari 2021 di jurnal tersebut Ilmu Fisika Hubungan Seluler menjelaskan sistem pendingin radiatif yang dirancang hanya untuk:

  • Turunkan suhu dalam sistem pengujian di lingkungan luar ruangan di bawah sinar matahari langsung lebih dari 12 derajat Celsius (22 derajat Fahrenheit).
  • Turunkan suhu kotak uji di laboratorium, yang dimaksudkan untuk mensimulasikan malam, lebih dari 14 derajat Celcius (25 derajat Fahrenheit).
  • Secara bersamaan, ia telah menangkap cukup banyak energi matahari yang dapat digunakan untuk memanaskan air hingga sekitar 60 derajat Celcius (140 derajat Fahrenheit).

Sementara sistem yang diuji hanya berukuran 70 sentimeter (27,5 inci) persegi, pada akhirnya dapat diskalakan untuk menutupi atap, kata para insinyur, dengan tujuan mengurangi ketergantungan masyarakat pada bahan bakar fosil untuk pendinginan dan pemanas. Ini juga dapat membantu masyarakat dengan akses terbatas ke listrik.

“Ada kebutuhan besar untuk pemanasan dan pendinginan dalam kehidupan kita sehari-hari, terutama pendinginan dalam dunia pemanasan,” kata penulis utama studi tersebut, Qiaoqiang Gan, PhD, profesor teknik elektro di Fakultas Teknik dan Sains Terapan UB.

Tim peneliti termasuk Zongfu Yu, PhD, University of Wisconsin-Madison; Boon Ooi, PhD, Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah (KAUST) di Arab Saudi; dan anggota lab Gan di UB, dan lab Ooi di KAUST.

Pendinginan Radiatif dan Pemanasan Surya

Teknologi baru yang menyediakan pendingin radiasi dan pemanas matahari semuanya dalam satu sistem dan tanpa menggunakan listrik atau bahan bakar. Kredit: Universitas Buffalo

Desain sistem dan materi utama untuk sukses

Sistem ini terdiri dari apa yang pada dasarnya adalah dua cermin, terbuat dari 10 lapisan perak dan silikon dioksida yang sangat tipis, yang ditempatkan dalam bentuk V.

Cermin-cermin ini menyerap sinar matahari yang masuk, mengubah energi matahari dari gelombang tampak dan gelombang inframerah dekat menjadi panas. Cermin juga memantulkan gelombang inframerah-tengah dari “pemancar” (kotak vertikal di antara dua cermin), yang kemudian mentransfer panas yang dibawanya ke langit.

“Karena emisi termal dari dua permukaan pemancar panas pusat dipantulkan ke langit, kepadatan daya pendinginan lokal pada pemancar ini menjadi dua kali lipat, menghasilkan rekor penurunan suhu tinggi,” kata Gan.

“Kebanyakan sistem pendingin radiasi membuang energi matahari, yang membatasi kapasitas pendinginan sistem,” kata Gan. “Bahkan dengan pemilihan spektral yang sempurna, batas maksimum untuk daya pendinginan dengan suhu sekitar 25 derajat Celcius adalah sekitar 160 watt per meter persegi. Sebaliknya, energi matahari sekitar 1000 watt per meter persegi di atas sistem tersebut terbuang percuma. “

Perusahaan Spinoff bertujuan untuk mengkomersilkan teknologinya

Gan mendirikan perusahaan spin-off, Sunny Clean Water LLC, yang mencari mitra untuk mengkomersialkan teknologi ini.

“Salah satu inovasi utama sistem kami adalah kemampuan untuk memisahkan dan mempertahankan pemanas matahari dan pendinginan radiasi di beberapa komponen dalam satu sistem,” kata rekan penulis Lyu Zhou, kandidat PhD di bidang teknik kelistrikan. Di Sekolah Teknik dan Terapan Ilmu Pengetahuan. “Pada malam hari, pendinginan radiatif itu mudah karena kami tidak memiliki masukan matahari, sehingga emisi termalnya keluar dan kami dengan mudah melakukan pendinginan radiatif. Namun kesejukan hari ini menjadi tantangan karena matahari sedang bersinar terang. Dalam situasi ini, Anda perlu menemukan strategi untuk memisahkan pemanas matahari dari zona pendingin. “

Pekerjaan ini didasarkan pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh lab Gan yang melibatkan pembuatan sistem berbentuk kerucut untuk pendinginan tanpa listrik di kota-kota padat untuk beradaptasi dengan perubahan iklim.

“Arsitektur dua sisi yang baru telah mencapai kepadatan daya pendinginan lokal lebih dari 280 watt per meter persegi. Di bawah tekanan atmosfer standar tanpa isolasi termal vakum, kami mencapai penurunan suhu 14,5 derajat Celcius di bawah suhu lingkungan di lingkungan laboratorium, dan lebih dari 12 derajat Celcius dalam pengujian eksternal dengan sistem eksperimental sederhana, ”katanya. penulis pertama, Haomin Song, PhD, asisten profesor peneliti teknik elektro di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan.

“Yang penting, sistem kami tidak hanya kehilangan energi dari masukan matahari. Sebaliknya, energi matahari diserap oleh panel surya spektral selektif, dan dapat digunakan untuk pemanas air tenaga surya, yang banyak digunakan sebagai perangkat hemat energi dalam pengembangan. negara, ”kata Gan. “Ini dapat menangkap efek pemanasan matahari dan pendinginan radiasi dalam satu sistem tanpa perlu listrik. Ini benar-benar semacam sistem “ajaib” dari es dan api. “

Tim peneliti akan terus menyelidiki cara-cara untuk meningkatkan teknologi, termasuk meneliti cara menangkap energi matahari yang cukup untuk merebus air, sehingga cocok untuk diminum.

Referensi: “Pendinginan radiasi terkonsentrasi hibrida dan pemanas matahari dalam satu sistem” oleh Lyu Zhou, Haomin Song, Nan Zhang, Jacob Rada, Matthew Singer, Huafan Zhang, Boon S. Ooi, Zongfu Yu dan Qiaoqiang Gan, 8 Februari 2021, Ilmu Fisika Hubungan Seluler.
DOI: 10.1016 / j.xcrp.2021.100338

Pekerjaan itu didukung oleh dana dari program Proses Transportasi Termal Yayasan Sains Nasional Amerika Serikat.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.