Sains & Teknologi

Di Masa Depan, Teknologi Bebas Listrik ini dapat Mendinginkan Bangunan Perkotaan

Durasi Baca: 3 menit

Para insinyur telah merancang sistem baru yang dapat membantu mendinginkan bangunan di daerah metropolitan yang ramai tanpa mengkonsumsi listrik, sebuah inovasi penting pada saat kota bekerja untuk beradaptasi dengan perubahan iklim.

Sistem ini terdiri dari bahan khusus — film polimer / aluminium yang murah — yang dipasang di dalam kotak di bagian bawah “tempat berlindung” matahari yang dirancang khusus. Film ini membantu menjaga lingkungannya tetap dingin dengan menyerap panas dari udara di dalam kotak dan mentransmisikan energi itu melalui atmosfer Bumi ke luar angkasa. Hunian ini memiliki dua tujuan, membantu menghalangi sinar matahari yang masuk, dan juga memancarkan radiasi termal yang  dipancarkan dari film ke langit.

“Polimer tetap dingin karena menghilangkan panas melalui radiasi termal, dan kemudian dapat mendinginkan lingkungan,” kata rekan penulis pertama, Lyu Zhou, Ph.D. kandidat dalam teknik listrik di Universitas di Buffalo School of Engineering and Applied Sciences. “Ini disebut pendingin radiasi atau pasif , dan ini sangat menarik karena tidak mengkonsumsi listrik – tidak perlu baterai atau sumber listrik lain untuk mewujudkan pendinginan.”

“Salah satu inovasi sistem kami adalah kemampuan untuk secara langsung mengarahkan emisi termal ke langit,” kata ketua peneliti Qiaoqiang Gan, Ph.D., profesor teknik elektro UB. “Biasanya, emisi termal bergerak ke segala arah. Kami telah menemukan cara untuk mengarahkan emisi ke arah yang sempit. Ini memungkinkan sistem menjadi lebih efektif di lingkungan perkotaan, di mana ada gedung tinggi di semua sisi. Kami menggunakan biaya rendah , materi yang tersedia secara komersial, dan menemukan bahwa mereka berkinerja sangat baik. “

Sumber: Nature Sustainability

Secara keseluruhan, sistem shelter-and-box yang dirancang para insinyur memiliki tinggi sekitar 18 inci (45,72 sentimeter), lebar 10 inci, dan panjang 10 inci (25,4 sentimeter). Untuk mendinginkan bangunan, banyak unit sistem perlu dipasang untuk menutupi atap.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Sustainability  Penelitian ini merupakan kolaborasi internasional antara kelompok Gan di UB, kelompok Boon Ooi di Universitas Sains dan Teknologi (KAUST) King Abdullah di Arab Saudi, dan kelompok Zongfu Yu di Universitas Wisconsin-Madison. Bersama Zhou, penulis pendamping pertama adalah Haomin Song, Ph.D., asisten profesor riset bidang teknik elektro UB, dan Jianwei Liang di KAUST. Penelitian ini didanai sebagian oleh National Science Foundation.

Sebuah sistem yang bekerja pada siang hari dan di lingkungan yang ramai

Sistem pendingin pasif yang baru membahas masalah penting di lapangan: Bagaimana pendinginan radiasi dapat bekerja di siang hari dan di daerah perkotaan yang padat.

“Pada malam hari, pendinginan radiasi itu mudah karena kami tidak memiliki input matahari, jadi emisi termal hanya keluar dan pendinginan radiasi terjadi dengan mudah,” kata Song. “Tapi pendinginan di siang hari adalah tantangan karena sinar matahari. Dalam situasi ini, Anda perlu menemukan strategi untuk mencegah atap rumah memanas. Anda juga perlu menemukan bahan memancarkan yang tidak menyerap energi matahari. Sistem kami mengatasi tantangan ini. “

Ketika ditempatkan di luar pada siang hari, film yang memancarkan panas dan perlindungan matahari membantu mengurangi suhu ruang kecil yang tertutup dengan maksimum sekitar 6 derajat Celcius (11 derajat Fahrenheit). Pada malam hari, angka itu naik menjadi sekitar 11 derajat Celcius (sekitar 20 derajat Fahrenheit).

Bagaimana arsitektur inovatif dapat mendorong pendinginan radiasi

Sistem pendingin radiasi baru menggabungkan sejumlah fitur desain yang menarik secara optik.

Salah satu komponen utama adalah film polimer / logam, yang terbuat dari selembar aluminium yang dilapisi dengan polimer bening yang disebut polydimethylsiloxane. Aluminium memantulkan sinar matahari, sedangkan polimer menyerap dan menghilangkan panas dari udara di sekitarnya. Para insinyur meletakkan material itu di bagian bawah kotak busa dan mendirikan “tempat perlindungan” surya di atas kotak, menggunakan bahan penyerap energi matahari untuk membangun empat bagian luar, bersama dengan kerucut kotak terbalik di dalam dinding itu.

Arsitektur ini memiliki tujuan ganda: Pertama, membantu untuk menyerap sinar matahari. Kedua, bentuk dinding dan kerucut membuang emisi panas yang dipancarkan oleh film ke langit.

“Jika Anda melihat lampu mobil, ia memiliki struktur tertentu yang memungkinkannya mengarahkan cahaya ke arah tertentu,” kata Gan. “Kami mengikuti jenis desain ini. Struktur sistem pembentukan blok cahaya ini meningkatkan akses ke langit. Kemampuan untuk mengarahkan emisi ini meningkatkan kinerja sistem di daerah yang padat.”

Leave a Reply