Aparelho resfria o ar e aquece gua simultaneamente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 09/02/2021

Ar-condicionado e aquecimento sem gastar energia

Com a melhoria dos materiais, tem crescido o interesse na refrigerao passiva, ou refrigerao radiativa, aquele tipo de resfriamento que manda o calor para o espao sem gastar energia.

Alm de diminuir o gasto de energia dos sistemas de ar-condicionado, vrias equipes esto tentando mesclar a refrigerao radiativa com materiais trabalhados em nanoescala para refletir ou para aproveitar o calor do Sol que incide sobre os edifcios.

Lyu Zhou e seus colegas da Universidade de Buffalo, nos EUA, acabam de fazer um progresso significativo nessa rea.

Zhou criou um sistema hbrido muito simples que conseguiu feitos notveis – e sem gastar nada de eletricidade. O equipamento:

• reduziu a temperatura dentro de um sistema de teste em um ambiente externo, sob luz solar direta, em mais de 12 C;
• baixou a temperatura de uma caixa de teste projetada para simular a noite em mais de 14 C;
• e capturou simultaneamente calor solar suficiente para aquecer gua a cerca de 60 C.

Embora o prottipo tenha apenas 70 centmetros quadrados, a equipe garante que ele pode ser ampliado para cobrir telhados inteiros, permitindo reduzir a dependncia de combustveis fsseis e eletricidade usados pelos sistemas de ar-condicionado e aquecimento. E tambm pode ajudar comunidades com acesso limitado eletricidade.

” importante ressaltar que nosso sistema no desperdia a entrada de energia solar. Em vez disso, a energia solar absorvida pelos espelhos seletivos do espectro solar e pode ser usada para aquecimento solar de gua, algo que amplamente usado como um dispositivo energtico eficiente em pases em desenvolvimento. Ele pode reter os efeitos do aquecimento solar e do resfriamento radiativo em um nico sistema sem a necessidade de eletricidade. realmente uma espcie de sistema ‘mgico’ de gelo e fogo,” disse o professor Qiaoqiang Gan, coordenador da equipe.

O segredo da “mgica de gelo e fogo” est nos painis nanoestruturados em formato de V, formados por mltiplas camadas que lidam com os diversos comprimentos de onda da luz solar.
[Imagem: Lyu Zhou et al. – 10.1016/j.xcrp.2021.100338]

2 em 1: Refrigerador e aquecedor

O refrigerador/aquecedor consiste essencialmente de dois espelhos, feitos com 10 camadas extremamente finas de prata e dixido de silcio, dispostos em formato de V.

Esses espelhos absorvem a luz do Sol, transformando a energia solar das ondas visveis e do infravermelho prximo em calor, que ento usado para aquecer a gua.

Os espelhos tambm refletem as ondas do infravermelho mdio de um “emissor” – uma caixa vertical entre os dois espelhos -, que ento reflete o calor para o cu em um comprimento de onda para o qual a atmosfera terrestre transparente, ou seja, o calor vai literalmente para o espao.

“Uma das principais inovaes do nosso sistema a capacidade de separar e reter o aquecimento solar e o resfriamento radiativo em diferentes componentes em um nico sistema,” disse Zhou. “Durante a noite, o resfriamento radiativo fcil porque no temos entrada solar, ento as emisses trmicas simplesmente cessam e executamos o resfriamento radiativo com facilidade. Mas o resfriamento diurno um desafio porque o Sol est brilhando. Nessa situao, voc precisa encontrar estratgias para separar o aquecimento solar da rea de resfriamento. “

Esse justamente o papel do emissor de calor, a caixa que fica no centro do “V”.

O prottipo alcanou uma densidade de potncia de resfriamento de 280 watts por metro quadrado. A capacidade de aquecimento (60 C) significativa, mas a equipe planeja trabalhar para superar os 100 C, o que permitir a gerao de vapor, que pode ser usado no apenas para aquecimento, mas tambm para gerar eletricidade.

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