Koelen zonder airco

10 februari 2017 door DDC

Airconditioning vreet elektriciteit. Amerikaanse wetenschappers melden in het vakblad Science dat ze een nieuw materiaal hebben ontwikkeld dat gebouwen kan koelen met veel minder energie.

Het materiaal bestaat uit twee lagen: een dunne film opgebouwd uit polymeren en glazen pareltjes met een diameter van acht micrometer (een duizendste van een millimeter), en daaronder een flinterdun laagje zilver van enkele nanometer dik (een miljoenste van een millimeter).

Het materiaal werkt op twee manieren. De doorzichtige film laat het zonlicht door, dat vervolgens voor 96 procent door de zilverlaag wordt weerkaatst. Dat voorkomt opwarming, maar zorgt op zichzelf nog niet voor koeling. Daarvoor zorgt de film. Die geeft warmte af onder de vorm van infrarood straling.

Het materiaal weerkaatst zonlicht en geeft tegelijk warmte af via infraroodstraling

Alle objecten geven IR-straling af, maar de film doet dat in het bijzonder voor golflengtes die niet door de atmosfeer worden geabsorbeerd, de zogenoemde infraroodvensters. Straling met een golflengte van 8 tot 13 micrometer wordt niet geabsorbeerd en verdwijnt in de ruimte. Door van dat venster gebruik te maken, kan de temperatuur van een object dat zich onder de film bevindt tot onder de omgevingstemperatuur zakken.
 
Als de glasparels in de film het juiste formaat hebben, stimuleren ze door te trillen de afgifte van IR-straling met de optimale golflengte. Het materiaal heeft een koelcapaciteit van 100 Watt per vierkante meter. ‘Dat komt ongeveer overeen met de warmte die een gemiddelde persoon op een dag vrijgeeft’, licht onderzoeker Ronggui Yang (University of Colorado Boulder) toe. ‘We zijn er zo in geslaagd om water op een passieve manier tot tien graden Celsius kouder dan de omgeving te laten worden’.

Het materiaal koelt water tot tien graden Celsius kouder dan de omgeving

De onderzoekers willen nu de duurzaamheid en praktische bruikbaarheid van het materiaal verder onderzoeken. Het volstaat niet om er een gebouw mee te bedekken, verduidelijkt Yang. ‘Het zou gebouw dan spontaan koelen op een warme zomerdag, maar ook tijdens een koude nacht. Je zou het wel kunnen gebruiken om water of lucht te koelen, waarmee je dan vervolgens gecontroleerd een gebouw koelt.’