تولید گرمایش و سرمایش بوسیله یک سیستم واحد بدون نیاز به برق
ايسنا/ مطالعات يک سيستم خنک کننده را نشان ميدهد که هدف آن کمک به جوامع فقير، کاهش هزينههاي گرمايش و سرمايش و همچنين انتشار گاز دياکسيد کربن است.
به نقل از سايتکديلي، اخيرا محققان در حال تلاش براي يافتن راه حلي براي شارژ کردن يک سيستم خنککنندهي غيرفعال به نام خنککنندهي تابشي يا آسماني هستند. آنها ميخواهند از نانوموادي که از نور خورشيد جلوگيري ميکند و گرما را از پشتبام خانهها بازتاب و دور ميکند استفاه کنند. اگرچه پيشرفتهايي حاصل شده اما اين فناوري سازگار با محيط زيست يک فناوري معمولي نيست زيرا محققان بايد تلاش کنند تا بتوانند قابليت سرمايشي اين نانومواد را به حداکثر برسانند.
تحقيقات جديدي که توسط مهندسان دانشگاه بوفالو انجام شده پيشرفتهايي در اين زمينه نشان ميدهد.
بر طبق مقالهاي که در هشت فوريه ۲۰۲۱ در مجلهي "Cell Reports Physical Science" منتشر شد اين سيستم خنک کننده با طراحي منحصر به فرد توانست در يک سيستم آزمايشي در محيط خارج از خانه زير نور مستقيم خورشيد دما را بيش از ۱۲ درجه سانتيگراد کاهش دهد و همچنين در آزمايشگاه که محيطي مشابه شب ايجاد کرده بودند دما را بيش از ۱۴ درجه سانتيگراد کاهش داد. در حالي که همزمان نيروي خورشيدي کافي براي گرم کردن آب تا ۶۰ درجهي سانتيگراد جذب کرده بود.
مهندسان ميگويند: در حالي که سيستم آزمايش شده ۷۰ سانتيمتر مربع بوده است اما ميتوان آن را براي استفاده در پشتبام خانهها در مقياس بزرگتر ساخت. هدف اين کار کاهش وابستگي جوامع به سوختهاي فسيلي براي گرمايش و سرمايش است و همچنين ميتواند به جوامعي که دسترسي محدودي به برق دارند نيز کمک کند.
چاکينگ گان(Qiaoqiang Gan) نويسندهي اصلي مقاله که دکتراي مهندسي برق از دانشگاه مهندسي و علوم کاربردي بوفالو دارد ميگويد: در زندگي روزمره ما نياز زيادي به سيستم گرمايشي و سرمايشي است. مخصوصا سرمايشي از آنجا که زمين در حال گرم شدن است.
طراحي سيستم و موادي که باعث موفقيت آن شدند
اين سيستم از دو آينه که از ۱۰ لايه فوق نازک از نقره و دياکسيد سيليکون ساخته شده که در مقابل هم به صورت زاويهدار قرار گرفتهاند.
اين آينهها نورخورشيد را جذب ميکنند و انرژي مرئي خورشيدي و نزديک به فروسرخ را به گرما تبديل ميکنند. اين آينهها همچنين امواج فروسرخ را توسط يک بازتاب کننده که در ميان آنها قرار گرفته منعکس ميکنند و گرما را به آسمان برميگردانند.
گان ميگويد: از آنجايي که از هر دو سطح بازتابکنندهي مرکزي دما ساطع ميشود بنابراين قدرت سرمايشي افزايش يافته و دما به ميزان بيشتري کاهش مييابد.
او افزود: بيشتر سيستمهاي سرمايش خورشيدي نور خورشيد را پراکنده ميکنند که باعث کاهش قابليت خنک کنندگي سيستم ميشود و حتي با انتخاب طيف مناسب بيشترين حد توان خنککنندگي در دماي ۲۵ درجه سانتيگراد چيزي حدود ۱۶۰ وات در متر مربع است و انرژي خورشيد که ۱۰۰۰ وات بر متر مربع است به سادگي هدر ميرود.
شرکت اسپيناف قصد دارد اين فناوري را تجاري کند
ليو ژو(Lyu Zhou) که ديگر نويسندهي اصلي مقاله است و دانشجوي دکترا در رشتهي مهندسي برق در دانشگاه مهندسي و علوم کاربردي است ميگويد: يکي از نوآوريهاي اصلي سيستم ما توانايي جداسازي و حفظ گرمايش خورشيدي و سرمايش تابشي در بخشهاي مختلف يک سيستم واحد است. در طول شب کار سيستم تابش سرمايشي آسانتر است زيرا نيروي خورشيد وجود ندارد اما در طول روز به دليل وجود نور خورشيد اين کار دشوارتر است و بايد راهي براي جداسازي سيستم خنک کننده از گرم کنندهي خورشيدي پيدا کنيم.
اين تحقيقات بر طبق تحقيقات قبلي آزمايشگاه گان انجام شد که در آن يک سيستم مخروطي شکل براي خنک کردن شهرهاي شلوغ بدون نياز به برق ساخته شد بود تا با تغييرات جوي نيز سازگار باشد.
هائومين سانگ(Haomin Song) استاديار مهندسي برق دانشگاه مهندسي و علوم کاربردي و از نويسندگان مقاله ميگويد: ساختار دوطرفهي جديد اين سيستم تواني برابر ۲۸۰ وات در متر مربع دارد و در شرايط جوي استاندارد در آزمايشگاه بيش از ۱۴ درجه کاهش دما و در محيط بيرون بيش از ۱۲ درجه کاهش دما مشاهده کرديم.
گان ميگويد: از همه مهمتر اينکه سيستم ما انرژي خورشيد را هدر نميدهد بلکه آن را به وسيلهي آينهها جذب ميکند و ميتواند براي گرمايش خورشيدي استفاده شود و ميتواند هر دو سيستم سرمايشي و گرمايشي را در يک سيستم واحد بدون نياز به برق داشته باشد.
اين گروه به جستجو براي يافتن راههايي براي بهبود سيستم ادامه خواهند داد تا بفهمند چگونه ميتوان نيروي خورشيدي لازم براي به جوش آوردن آب و آشاميدني کردن آن جذب کرد.