Come gli specchi high-tech possono inviare calore nello spazio

Lia Fissare

Nella piccola suite sul retro di un edificio industriale leggero vicino all'aeroporto di San Francisco, Eli Goldstein osserva una serie di pannelli argentati inclinati su scaffalature metalliche. I pannelli sembrano semplici specchi, ma mentre Goldstein li aggira, indica la pompa dell'acqua nera lungo il bordo sinistro, i tubi di rame che scorrono sotto la superficie e la scatola di metallo alla base.

Ciò che la sua azienda, SkyCool Systems, ha costruito è una tecnologia di raffreddamento che può fungere da condensatore, un componente standard di qualsiasi sistema di condizionamento o refrigerazione commerciale che abbassa la temperatura del refrigerante in ingresso, convertendolo da vapore a liquido. Ma invece di fare affidamento su ventilatori elettrici, come fanno in genere i condensatori, questo fa affidamento su materiali avanzati che possono allontanare il calore e rilasciarlo nell'atmosfera superiore o persino nello spazio esterno.

Questa storia faceva parte del nostro numero di gennaio 2018

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Goldstein e il suo collega cofondatore, Aaswath Raman, ritengono che i pannelli dello spinout di Stanford potrebbero ridurre significativamente i costi e la richiesta di energia dell'aria condizionata e della refrigerazione. Ciò faciliterebbe uno dei maggiori drenaggi sulla rete elettrica e una delle fonti più significative di emissioni di gas serra.

Lo spazio di lavoro di SkyCool a Burlingame, in California. Lia Fissare

Tutti gli oggetti emanano calore sotto forma di radiazione termica. Ma l'aria che li circonda, principalmente sotto forma di molecole d'acqua, assorbe e irradia una parte del calore. Una scheggia delle emissioni nella gamma del medio infrarosso, tuttavia, può scivolare oltre questi composti, consentendo alle superfici che emettono radiazioni a quelle lunghezze d'onda di diventare più fredde dell'aria circostante. I ricercatori di Stanford hanno sviluppato una pellicola sottile che è stata sintonizzata per irradiare calore infrarosso esattamente in questa banda. Il progresso più grande, tuttavia, è stato accoppiare quelle proprietà radiative con quelle riflettenti, consentendo ai materiali di respingere quasi tutto il calore della luce solare. Senza questa seconda capacità, il sole avrebbe più che compensato l'effetto di raffreddamento durante il giorno.

Il team ha recentemente dimostrato che i pannelli potrebbero ridurre il fabbisogno di elettricità di raffreddamento di un edificio per uffici del 21% in estate.

I sistemi di condizionamento e refrigerazione producono un refrigerante caldo come un normale sottoprodotto, ma deve essere raffreddato e condensato prima di tornare indietro nel macchinario. Nei pannelli SkyCool, questo processo inizia con il refrigerante che scorre attraverso un tubo e in uno scambiatore di calore, situato qui nella parte anteriore dei pannelli.

Una piccola pompa fa circolare una miscela di acqua e antigelo attraverso il sistema a pannelli e nell'altro lato dello scambiatore di calore.

Il calore del refrigerante viene trasferito alla miscela di acqua attraverso piastre metalliche all'interno dello scambiatore di calore. Il liquido riscaldato defluisce dallo scambiatore di calore attraverso dei tubi. Lia Fissare

Taylor Steindel, ingegnere meccanico capo di SkyCool, dimostra come la pompa e i tubi si attaccano al sistema.

Lia Fissare

Il cofondatore di SkyCool Aaswath Raman. Lia Fissare

I pannelli di SkyCool, ricoperti da un sottile film ottico multistrato, sottraggono calore all'acqua mentre scorre attraverso i tubi e lo irradiano. Riflettono anche la luce solare per mantenersi freschi. Qui, Steindel e Goldstein hanno allestito i pannelli all'esterno mentre Raman guarda. Lia Fissare

L'acqua raffreddata rifluisce nello scambiatore di calore attraverso il tubo visibile qui a destra del pannello. Continua a fluire attraverso i tubi, assorbendo e disperdendo il calore in un circuito. Separatamente, il refrigerante ora raffreddato rifluisce poi nell'impianto di condizionamento o refrigerazione da cui proveniva, avendo ottenuto la necessaria reiezione del calore. Lia Fissare

Un'app per iPhone e una fotocamera per immagini termiche mostrano la freschezza dei pannelli e dei tubi (in viola) rispetto all'asfalto (in arancione). Lia Fissare

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