5 Minute
O descoperire în răcirea pasivă
Aerul condiționat este o soluție eficientă dar consumatoare de energie. Ingineri și specialiști în știința materialelor de la Southeast University din China au prezentat o nouă formulă de ciment care ar putea reduce semnificativ dependența de AC, menținând suprafețele clădirilor mai reci prin răcire pasivă. Publicat în Science Advances, acest ciment „super-răcoritor” combină reflexia luminii cu emisia termică pentru a respinge căldura solară înainte ca aceasta să fie absorbită în interiorul clădirii.
Cum funcționează cimentul super-răcoritor
Cimentul și betonul tradițional absorb o mare parte a radiațiilor infraroșii emise de soare, reținând energia sub formă de căldură și crescând astfel temperaturile interioare și necesarul de răcire. Echipa condusă de Wei She a regândit compoziția chimică și microstructura cimentului pentru a contracara acest fenomen. Rezultatul este un material proiectat să reflecte lumina solară incidentă și să emită energia termică înapoi către cer — acționând ca o oglindă și, simultan, ca un radiator.
Cristale de ettringit și ingineria suprafeței
Inovația cheie constă într-un strat de suprafață însămânțat cu cristale microscopice de ettringit, foarte reflectorizante. Cercetătorii au măcinat pelete din minerale comune, precum calcarul și gipsul, transformându-le în pulberi fine, combinate apoi cu apă și turnate într-o matriță din silicon prevăzută cu cavități microscopice. Aceste cavități au favorizat formarea cristalelor de ettringit, care cresc reflectanța solară și sporesc emisia în infraroșu mediu — proprietăți esențiale pentru o răcire radiativă de înaltă performanță.
Testare și performanță
Validarea pe teren a avut loc pe acoperișul Universității Purdue. Sub soarele puternic de la amiază, suprafața cimentului a arătat o temperatură cu aproximativ 5,4 °C mai mică decât aerul ambiant — un avantaj semnificativ pentru materialele de răcire pasivă. Dincolo de testele de temperatură, materialul a trecut și prin probe de durabilitate mecanică, mediu și optică pentru a-i evalua rezistența în condiții reale de exploatare.
Un test de solidificare directă a evaluat timpul scurt de priză al cimentului super-răcoritor, care nu poate fi măsurat corect prin metoda tradițională Vicat Needle. La doar 6 minute după hidratare, cimentul a atins suficientă rigiditate pentru a rezista la impactul unei bile de fier de 200g, rezultând doar o mică adâncitură.
.avif)
Caracteristici ale produsului
- Reflectanță solară crescută și emisivitate mare în infraroșu mediu pentru răcire radiativă eficientă.
- Suprafață microstructurată cu cristale de ettringit pentru performanță optică îmbunătățită.
- Comportament de priză rapid demonstrat prin rezistență la impact la scurt timp după hidratare.
- Durabilitate mecanică, de mediu și optică proiectată pentru expunere în aer liber.
- Produs din minerale abundente — compatibil cu materiile prime utilizate în producția actuală de ciment.
Comparații cu materiale convenționale
Comparativ cu betonul gri standard sau cu multe acoperiri reflectorizante albe, cimentul super-răcoritor oferă o strategie combinată: respinge lumina solară și emite activ radiații termice. Spre deosebire de acoperișurile vopsite în alb, care se bazează aproape exclusiv pe reflexie, acest ciment amplifică emisivitatea în infraroșu mediu prin cristale minerale special inginerite. Față de folii polimerice avansate sau învelișuri pasive costisitoare, cimentul super-răcoritor utilizează materii prime familiare și procese industriale deja existente, facilitând astfel producția la scară largă și integrarea în construcții.
Avantaje și impact asupra mediului
Pe lângă reducerea temperaturii suprafețelor și a cererii pentru sisteme HVAC, analiza ciclului de viață asistată de inteligența artificială indică faptul că, pe un orizont de 70 de ani, tehnologia ar putea avea o amprentă de carbon negativă în anumite scenarii. Această combinație între economii de energie și potențiale beneficii pentru climă poziționează cimentul super-răcoritor drept un material de construcție eficient energetic și cu emisii scăzute de carbon pentru infrastructuri urbane adaptate schimbărilor climatice.
Aplicații și relevanță pe piață
Aplicații posibile includ panouri pentru acoperișuri, placări de fațadă, platforme de parcare sau reducerea insulelor de căldură urbană în zonele fierbinți. În orașele unde clădirile generează aproximativ 40% din consumul energetic și circa 36% din emisii, răcirea pasivă la scară largă poate aduce economii imediate la factura de energie și un confort termic exterior îmbunătățit. Soluția este relevantă pentru arhitecți, ingineri constructori, proprietari de clădiri și responsabili cu sustenabilitatea care caută integrarea strategiilor eficiente energetic.
Provocări și perspective de comercializare
Chiar dacă testele de laborator și pe acoperiș sunt promițătoare, comercializarea presupune demonstrarea eficienței la scară, adaptarea lanțului de aprovizionare, analize cost-beneficiu și validarea performanței în diverse climate. Integrarea în fluxurile curente de producție și execuție va dicta rapiditatea adoptării pe piață. Totuși, cercetarea reprezintă un pas important pentru materialele de construcție inteligente climatic și ilustrează cum știința materialelor, proiectarea industrială și inteligența artificială pot contribui la reducerea consumului de energie în clădiri.
Concluzie
Cimentul super-răcoritor — obținut din minerale comune și structurat pentru a reflecta lumina solară și a emite căldura — oferă o soluție pragmatică pentru răcirea pasivă, cu potențial de a reduce cererea pentru aer condiționat, a scădea emisiile de carbon și a îmbunătăți confortul urban. Adoptat la scară largă, această inovație ar putea deveni un instrument esențial pentru construcțiile eficiente energetic, cu impact scăzut asupra mediului.
Sursa: techxplore
Comentarii