Gli ingegneri sino-americani delle università del Colorado - Boulder e del Wyoming hanno ampliato con successo un innovativo sistema di raffreddamento ad acqua in grado di fornire un raffreddamento radiativo continuo, giorno e notte. La scoperta, ilustrata nello studio “Subambient Cooling of Water: Toward Real-World Applications of Daytime Radiative Cooling”, pubblicato su Joule «potrebbe aumentare l'efficienza degli impianti di produzione di energia elettrica in estate e portare a un condizionamento della temperature più efficiente ed ecologico per abitazioni, aziende, servizi pubblici e industrie.
Il nuovo studio dimostra come «il metamateriale di raffreddamento radiativo organico-inorganico ibrido a basso costo» che era stato realizzato nel 2017 possa essere applicato su superfici abbastanza piccole da adattarsi alla maggior parte dei tetti e agire come una sorta di condizionatore d'aria naturale, con quasi nessun consumo di energia elettrica.
Il principale autore dello studio Dongliang Zhao, del Dipartimento di ingegneria e meccanica dell’università del Colorado – Boulder, spiega che «È possibile posizionare questi pannelli sul tetto di una casa unifamiliare e soddisfare i propri requisiti di raffreddamento». Un altro degli autori, Ronggui Yang, anche lui del Dipartimento di ingegneria e meccanica dell’università del Colorado – Boulder, aggiunge: «Mentre la temperatura terrestre si riscalda a causa del calore assorbito della luce solare durante il giorno, emette continuamente luce infrarossa verso l'universo freddo per tutto il tempo. Durante la notte, la Terra si raffredda a causa dell'emissione senza il sole»
Il materiale simile a un film di plastica realizzato dai ricercatori sino-americani riflette in ingresso quasi tutta la luce del sole, consentendo comunque al calore immagazzinato in oggetto di sfuggire il più possibile, mantenendolo più freddo rispetto all'aria ambientale, anche a mezzogiorno.
Un altro autore dello studio, Xiaobo, del Materials Science and Engineering Program dell’universita del Colorado – Boulder, spiega a sua volta: «Il materiale, che ora possiamo produrre a basso costo utilizzando le attuali tecniche di produzione roll-to-roll, offre vantaggi significativi». Gang Tan del l Dipartimento dii ingegneria Civile e architettonica dell'università del Wyoming, conferma: «Ora possiamo applicare questi materiali sui tetti degli edifici e persino costruire sistemi di raffreddamento ad acqua su larga scala con significativi vantaggi rispetto ai sistemi convenzionali di condizionamento dell'aria, che per funzionare richiedono elevate quantità di energia elettrica».
I ricercatori hanno testato il loro Il modulo RadiCold e il loro sistema all'aperto in una varietà di condizioni meteorologiche, compreso vento forte, recipitazioni e umidità. Negli esperimenti condotti ad agosto e settembre 2017 e sono riusciti a ottenere che un serbatoio di acqua ricoperto dal metamateriale tra le tra le 12:30 e le 15:00 fosse più freddo di fosse 20 gradi Fahrenheit rispetto all'aria, con la luce solare estiva più intensa della giornata.
Per la loro tecnologia, i ricercatori hanno inoltre introdotto un “elemento di pianificazione dinamica”, prevedendo che strutture come gli uffici potrebbero avere una domanda di raffreddamento limitata o assente di notte. In un sistema integrato nell'edificio, tuttavia, è possibile aggiungere al sistema un'unità di stoccaggio del freddo attraverso un fluido termovettore come l'acqua consentirne il recupero durante il giorno successivo per ridurre la richiesta di raffreddamento durante i periodi di picco di domanda.
Yang conclude: «Abbiamo costruito un modulo che funziona in situazioni pratiche e reali. Ci siamo spostati abbastanza lontano e velocemente dal livello dei materiali a un livello di sistema. Tra le altre potenziali applicazioni, il modulo RadiCold potrebbe diventare una valida soluzione per il raffreddamento supplementare per case unifamiliari, aziende, centrali elettriche, servizi municipali e strutture di data center»,
