Нанотехнологии сделают наши города прохладнее

Тепловой насос на основе наночастиц в один прекрасный день может охладить здания, снизив нашу зависимость от энергоемких кондиционеров воздуха, рапортуют австралийские исследователи.

Специалист по прикладной физике, профессор Джефф Смит и доктор Энгус Джентл из Технологического университета в Сиднее, сообщили о своих инновационных результатах в издании «Nano Letters».

В наши дни на нагревающейся из-за глобального потепления планете опора на энергоемкое кондиционирование воздуха становится растущей проблемой.

Делается жарче, а значит производится больше энергии, используемой при кондиционировании воздуха, и тем больше парниковых газов выделяется, - то есть пик использования электроэнергии энергии неспроста характерен для летнего времени.

Кондиционирование воздуха - основная проблема городов, которые на своих поверхностях удерживают огромные массы тепла, способствующие тому, что носит название "эффект городского острова тепла".

Смит и Джентл сообщают, что создали покрытие, которое может быть использовано в качестве эффективного теплового насоса, позволяющего снизить потребность в энергии, затрачиваемой на кондиционирование воздуха.

Новая технология основана на явлении, известном как "ночное охлаждение неба", при котором энергия, поглощаемая поверхностью в течение дня, выбрасывается обратно в атмосферу. В течение дня солнечное излучение поглощается поверхностями, которые из-за этого снова нагреваются.

Ночью поглощенное излучение испускается, но в целом, температура на Земле зависит от того, насколько это излучение на самом деле выходит из атмосферы и уходит назад в космос.

Проблема в том, что почти все тепло, которое выделяется с поверхности Земли, ночью поглощается атмосферой и в действительности повторно излучается обратно к поверхности Земли.

Некоторые атмосферные газы, в особенности СО2 и водяной пар, увеличивают поглощение тепла, почему и возникает мировая обеспокоенность в связи с глобальным потеплением из-за антропогенного СО2.

Атмосферное «окно»

Изобретение Смита и Джентла основано на том преимуществе, что определенные длины волн излучения, испускаемого Землей, с наименьшей вероятностью будут поглощаться атмосферой.

Именно эти длины волн - между 7,9 и 13 микрометрами (микронами) – наиболее вероятно смогут преодолеть весь необходимый «путь» обратно в космос, нежели другие.

Смит и Джентл увидели, что смесь наночастиц карбида кремния (двуокиси кремния) и наночастиц диоксида кремния испускает тепловое излучение именно в этом "корридоре" длин волн, и лучше всего способны воспользоваться таким атмосферным "окном".

Они получили поверхность, покрытую частицами 50-нанометровых размеров, которые могут «снижать» температуру, делая ее на 15 градусов «прохладнее», чем имеет окружающая среда столицы Австралии.

Смит полагает, что покрытие их наночастицами может быть использовано для своего рода реверсивных солнечных коллекторов.

Воздух или вода будут течь в каналах под пластиной, покрытой смесью этих наночастиц.

Вместо того, чтобы поглощать излучение, установка будет испускать его, охлаждая воду или воздух, которые затем можно будет прокачивать по зданию для того, чтобы его охладить.

Также, как и охлаждение зданий, новая технология может также применяться в качестве покрытия на холодильниках, особенно в удаленных районах.

"Мы, например, сумели нашим методом охладить шесть банок пива", рассказал Смит.

Новая технология в основном должна работать в ночное время, но, возможно, иногда и на теневой стороне любого здания, отмечает Смит.

Смит, который только что завершил большую книгу по экологичным нанотехнологиям, оговаривается, что он прекрасно осознает проблемы безопасности, связанные с наночастицами и заявляет, что этот вопрос будет тщательно рассмотрен.