El dispositivo térmico de energía cero calienta o enfría automáticamente

gianluca riccio

Energía, Tecnología

Esta tecnología permite crear un sistema de calefacción de energía cero, que calienta cuando hace frío y enfría cuando hace calor, sin necesidad de energía.

Un nuevo dispositivo de gestión del calor térmico ajusta su forma para subir o bajar la temperatura, sin usar energía externa. Según sus desarrolladores, esta tecnología podría funcionar junto con la calefacción y la refrigeración tradicionales para reducir los picos de temperatura (y los gastos) del edificio.

Los dos métodos más comunes de control térmico (calefacción y refrigeración) son responsables más de la mitad del consumo mundial de energía. Las dos crisis en curso (clima e la geopolítica) están obligando a los investigadores a un ritmo frenético a identificar tecnologías de alto rendimiento que puedan regular las temperaturas sin consumir mucha electricidad, si es que consumen alguna.

Los talleres se centran en el sol y los espacios exteriores: entre las soluciones más prometedoras, las ventanas inteligentes que absorben o reflejan el calor infrarrojo del sol según sea un día de verano o de invierno. Los sistemas de enfriamiento radiativo pasivo también son una opción interesante, que evita el uso de energía al transmitir calor directamente al espacio exterior en longitudes de onda que atraviesan la atmósfera terrestre.

dispositivo térmico de energía cero
Un diagrama que muestra la composición del dispositivo térmico.

Energía cero para calefacción y refrigeración.

Rujun Ma y compañeros de la Universidad de nankai de Tianjin, China, tuvo como objetivo desarrollar un dispositivo térmico capaz de cambiar automáticamente entre los modos de calefacción y refrigeración, en función del cambio de temperatura. Tiene sentido: si el objetivo de la gestión térmica es el control de la temperatura, lo óptimo es crear un sistema sensible a la temperatura. También porque en el pasado se han desarrollado ventanas que cambian de color o moduladores de infrarrojos que responden a los cambios de temperatura: o calientan o enfrían. Nunca ambos.

La característica distintiva del dispositivo de Ma es el uso de una amplia gama de longitudes de onda, desde la banda visible hasta la infrarroja. Esto permite cubrir todo el rango de la gestión térmica: tanto la calefacción solar como la refrigeración por radiación.

Una vez más biomimética

No me cansaré de decirlo: las mejores soluciones científicas nacen todas de la observación de la naturaleza, y este dispositivo térmico no es una excepción. En este caso, el equipo de investigación hizo una combinación: observaron tanto el pelaje del conejo del Himalaya (blanco cuando hace calor, oscuro cuando hace frío) como la apertura y plegado de las hojas de una planta, el mimosa púdica.

El dispositivo térmico consta de dos capas primarias. El superior consiste en una lámina actuadora sensible a la temperatura que expulsa la radiación infrarroja. La lámina está hecha con polímeros diseñados para responder de manera desigual a los cambios de temperatura, por lo que se enrolla cuando está fría y se expande cuando está caliente. La parte inferior, por su parte, está formada por un sustrato termocrómico que cambia de color según la temperatura y también absorbe la luz visible.

Un "cambiaformas" térmico

Cuando la temperatura ambiente es baja, en modo calefacción, la hoja del actuador se riza y el sustrato termocrómico se vuelve gris, absorbiendo luz y calentándose. Por el contrario, en el modo de enfriamiento, el activador se extiende para cubrir el sustrato y reflejar la luz solar mientras emite radiación infrarroja para enfriarse. La temperatura de activación para cambiar entre modos se puede cambiar cambiando los polímeros en los actuadores y los polvos termocrómicos utilizados en el sustrato.

El dispositivo térmico, que mide 4 x 4 centímetros, pudo operar durante 500 ciclos de apertura y rotación en el laboratorio. Ma y sus colegas lo probaron tanto en interiores como en exteriores, como se evidencia en el artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (que te enlazo aquí).

Estimaron, con base en experimentos de campo, que la potencia de calefacción solar era de 252,2 vatios por metro cuadrado, mientras que la potencia de refrigeración alcanzaba los 59,7 W/m 2 .

Traducido: Este dispositivo ahorra energía en comparación con todos los demás dispositivos de gestión térmica sensibles a la temperatura desarrollados hasta ahora. "Mejorará significativamente la eficiencia de la energía térmica", dice Ma, "y todavía tiene mucho margen de mejora".

Bien. Mientras tanto, abanico y suéter (según sea necesario).

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