IE, 30/01/2023
Por Deena Theresa
"Esse tipo de material inteligente nos permite manter a temperatura em um edifício sem grandes quantidades de energia."
Pesquisadores da Pritzker School of Molecular Engineering (PME) da Universidade de Chicago desenvolveram uma solução interessante para regular a temperatura dos edifícios.
Eles projetaram um material de construção "semelhante a um camaleão" que muda sua cor infravermelha e a quantidade de calor que absorve e emite com base na temperatura externa. Para elaborar, o material pode emitir até 92 por cento do calor infravermelho que contém, resfriando assim o interior de um edifício. E em dias mais frios, o material emite apenas sete por cento de seu infravermelho, ajudando a manter o prédio aquecido.
"Nós essencialmente descobrimos uma maneira de baixo consumo de energia para tratar um edifício como uma pessoa; você adiciona uma camada quando está frio e tira uma camada quando está quente", disse o professor assistente Po-Chun Hsu, que liderou a pesquisa, em um comunicado. "Esse tipo de material inteligente nos permite manter a temperatura em um edifício sem grandes quantidades de energia."
O estudo está publicado na Nature Sustainability.
Precisamos de edifícios que possam se adaptar a condições climáticas extremas e variáveis
De acordo com um estudo, os edifícios consomem quase 151 EJ de energia, o equivalente a 36% do consumo final de energia do mundo. E cerca de 30% do consumo global de energia é usado para a operação de edifícios. Eles emitem 10% de todo o gás de efeito estufa global. Metade dessa pegada de energia pode ser atribuída ao aquecimento e resfriamento de espaços internos.
"Durante muito tempo, a maioria de nós considerou nosso controle de temperatura interno garantido, sem pensar em quanta energia isso requer. Se queremos um futuro de carbono negativo, acho que devemos considerar diversas maneiras de controlar a temperatura do edifício de uma maneira eficiente em termos de energia", disse Hsu.
Com o aquecimento global causando eventos climáticos extremos, devemos criar edifícios que possam se adaptar ao clima variável.
O novo material de construção é não inflamável e eletrocrômico
Hsu e seus colegas projetaram um material de construção "eletrocrômico" não inflamável que contém uma camada que pode assumir cobre sólido que retém a maior parte do calor infravermelho ou uma solução aquosa que emite infravermelho.
O dispositivo usa uma pequena quantidade de eletricidade para desencadear a mudança química entre esses estados, depositando cobre em um filme fino ou removendo o cobre.
O dispositivo pode alternar "rápida e reversivelmente entre os estados metálico e líquido" e alternar efetivamente entre as duas conformações mesmo após 1.800 ciclos.
A equipe então criou modelos de como seu material poderia reduzir os custos de energia em edifícios em 15 cidades diferentes dos Estados Unidos. Segundo eles, "a eletricidade usada para induzir mudanças eletrocrômicas no material seria inferior a 0,2% do uso total de eletricidade do edifício, mas poderia economizar 8,4% do consumo anual de energia HVAC do edifício".
Rumo a um futuro sustentável
Até agora, a equipe criou peças do material que medem apenas seis centímetros de diâmetro. No entanto, muitos desses lembretes do material podem ser montados como telhas em folhas maiores e o material também pode ser ajustado para usar cores diferentes e personalizadas sem prejudicar sua capacidade de absorver infravermelho.
“Demonstramos que o controle radiativo pode desempenhar um papel importante no controle de uma ampla gama de diferentes temperaturas de edifícios em estações do ano”, disse Hsu. “Continuamos a trabalhar com engenheiros e o setor de construção para ver como isso pode contribuir para um futuro mais sustentável”.
Resumo do estudo:
A termorregulação radiativa pode reduzir o consumo de energia para aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) em edifícios e, portanto, contribuir para a mitigação das mudanças climáticas. O eletrocromismo, um fenômeno no qual um material exibe mudanças reversíveis de cor sob um estímulo elétrico externo, pode ajudar a controlar o balanço térmico dos edifícios em resposta às condições climáticas flutuantes; no entanto, sua implementação tem sido amplamente limitada aos regimes de comprimento de onda do infravermelho próximo e do visível. Aqui desenvolvemos um projeto eletrocrômico flexível aquoso para uso como um envelope de construção baseado em eletrodo condutivo transparente de banda ultralarga de grafeno e eletrodeposição de cobre reversível, no qual a emissividade térmica pode ser ajustada para variar entre 0,07 e 0,92 com excelente durabilidade a longo prazo.
Simulações de energia de construção mostram que nosso projeto como envelopes de construção pode economizar no consumo de energia HVAC operacional durante todo o ano nos Estados Unidos em até 43,1 MBtu, em média, em zonas específicas. Essa capacidade de ajuste de emissividade dinâmica pode servir ainda como uma solução tecnológica não destrutiva para reformar edifícios históricos ou mal isolados. Nosso trabalho sugere um caminho viável para a termorregulação radiativa para um HVAC mais eficiente em termos de energia e para resolver alguns dos problemas globais de mudança climática.
Artigos recomendados: Tech e Vigilância
Fonte:https://interestingengineering.com/innovation/chameleon-like-building-material
Nenhum comentário:
Postar um comentário