Як нова суперфарба охолоджує будівлі без кондиціонера

Читати статтю на: UK RU EN

Щоліта ми вступаємо у безкінечну битву за прохолоду, де головними жертвами стають наші гаманці та домашні улюбленці, які шукають найхолоднішу кахляну підлогу в квартирі. Кондиціонери працюють на межі можливостей, електричні лічильники крутяться з шаленою швидкістю, а міські електромережі буквально тріщать по швах. Довгий час здавалося, що єдиний спосіб урятуватися від спеки це споживати колосальну кількість кіловатів енергії та охолоджувати повітря зсередини. Однак фізики знайшли елегантне рішення, яке дає змогу знижувати температуру будівель узагалі без підключення до розетки.

Космічна кватира та фокуси з інфрачервоним світлом

Звичайний білий колір на фасаді дійсно допомагає відбивати частину сонячних променів, але стандартні будівельні фарби все одно поступово нагріваються. Секрет пасивного денного радіаційного охолодження полягає у двох важливих фізичних процесах. 

По-перше, новий матеріал має відбивати практично все видиме сонячне світло, щоб будівля не всотувала фотони наче губка. 

По-друге, він повинен уміти скидати накопичуване внутрішнє тепло у суворо визначеному діапазоні електромагнітних хвиль.

Слово радіаційне тут лякати нікого не повинно, адже йдеться виключно про природне теплове випромінювання в інфрачервоному діапазоні, а не про будь-яку радіоактивність чи небезпечні випромінювання. Цей фізичний процес абсолютно безпечний для людини та довкілля. Наша атмосфера працює як щільна ковдра, але в ній є своєрідне прозоре вікно в діапазоні від восьми до тринадцяти мікрометрів. Теплове випромінювання саме цієї довжини хвилі проходить крізь повітря абсолютно безперешкодно і лине просто в крижану безодню відкритого космосу, де температура становить близько мінус двохсот сімдесяти градусів. Знаменитий експеримент фахівців із Purdue University показав неймовірний результат. Нанесене на дах покриття з наночастинками сульфату барію відбиває дев'яносто вісім відсотків світла та знижує температуру поверхні від чотирьох до восьми градусів нижче за температуру навколишнього повітря навіть у найспекотніший полудень.

Чому це працює краще за звичайні кондиціонери

Традиційний клімат-контроль працює за принципом простого перенесення тепла. Кондиціонер забирає тепло з вашої кімнати та викидає його на вулицю через зовнішній блок. У масштабах цілого мегаполіса мільйони таких пристроїв перетворюють вулиці на розпечені духовки й створюють так званий ефект міського теплового острова. Бетон, асфальт і темні дахи всотують сонячну енергію весь день, а вночі починають віддавати її назад, не даючи місту охолонути.

Радіаційна фарба діє принципово інакше. Вона не нагріває навколишнє повітря біля будинку, а відправляє тепло за межі планети. Якщо покрити таким складом дахи торговельних центрів, складів і житлових багатоповерхівок, то споживання енергії на кондиціонування впаде приблизно на сорок відсотків. У масштабах одного кварталу це дає колосальну економію коштів і суттєво знижує навантаження на трансформаторні підстанції у пікові години.

Від наукових лабораторій до суворих будівельних нормативів

Технологія перестала бути просто красивим академічним фокусом і стрімко перетворюється на обов'язковий стандарт для забудовників. Адміністрації великих міст і міжнародні інспекції почали усвідомлювати, що простіше змусити девелопера правильно пофарбувати дах, ніж будувати нові електростанції для забезпечення роботи мільйона кліматичних установок.

Авторитетні міжнародні організації у сфері інженерії наразок ASHRAE вже активно оновлюють керівництва з проектування зелених будівель. У спекотних регіонах світу, таких як південні штати США чи країни Перської затоки, параметри відбивання світла та коефіцієнти випромінювання теплоти прямо прописують у містобудівних кодексах, де без дотримання цих норм об'єкт не пройде погодження. В інших країнах, зокрема в Україні, застосування подібних матеріалів поки залишається на розсуд архітекторів у межах загальних стандартів енергоефективності. Хімічні гіганти вже налагодили промисловий випуск таких покриттів, перевозячи їх із категорії дорогої екзотики до доступних матеріалів для ремонту.

Побутові труднощі та пил як головний ворог фізики

Здається, що ми знайшли ідеальну панацею, але технологія має свої практичні нюанси. Головний ворог ультрабілої фарби це банальний бруд, пил і автомобільна кіптява. Якщо білосніжне покриття на даху вкриється шаром міського пилу, його відбивальна здатність знизиться з дев'яноста восьми відсотків до рівня звичайного білування, і магія припиниться. Інженерам доводиться розробляти спеціальні гідрофобні добавки, які роблять фарбу самоочищуваною під час дощу.

Другий важливий момент це зима. У холодну пору року нам хотілося б, щоб сонце навпаки нагрівало дах і допомагало економити на опаленні. Тому вчені вже працюють над розумними термохромними покриттями, які змінюють свої властивості залежно від температури. За тридцяти градусів спеки вони працюють як супербіле дзеркало, а за мінусових температур перемикаються в режим збереження тепла.

Що це означає для пересічного споживача

У найближчі роки на ринок будівельних матеріалів чекає серйозна перебудова. Технології радіаційного охолодження почнуть застосовувати не лише на дахах величезних логістичних хабів, а й у побутовій техніці, автомобілебудуванні та текстильній промисловості. Уявіть собі фургон рефрижератора, який витрачає на охолодження продуктів вдвічі менше пального, або автомобіль, салон якого на парковці не розпікається до стану сауни. Впровадження нових стандартів зробить наші міста комфортнішими, а рахунки за комунальні послуги приємнішими.