سیستم‌‌های خنک‌کننده جدید در راه هستند؛ کم‌هزینه و کم‌مصرف

پژوهشگران در ایالات‌ متحده، یک سیستم ارزان جدید را طراحی کرده‌‌اند که می‌تواند امکان سرمایش خانه‌‌ها را با مصرف برق بسیار پایین، میسر کند. این گروه یک آرایه به‌‌اندازه‌‌ی پشت‌‌بام یک خانه ایجاد کرده‌‌اند که از ماده‌ای از جنس شیشه و پلیمر با خاصیت بازتابندگی بسیار بالا ساخته شده است.

در آزمایش‌‌های صورت‌‌گرفته، در شرایط تابش مستقیم نور خورشید در تابستان، سیستم توانست آب را در حدود ۱۰ درجه خنک‌تر از دمای محیط نگه دارد. این روش همچنین می‌تواند در مقیاسی بزرگ‌تر برای خنک‌‌سازی نیروگاه‌‌های برق و مراکز داده، مورد استفاده قرار گیرد.

اساس این سیستم بر پایه‌‌ی یک نوع ماده‌‌ی خنک‌‌کننده‌ مصنوعی یا به‌عبارتی نوعی پوشش مهندسی‌شده است که در طبیعت یافت نمی‌شود.

سال گذشته، پژوهشگران دانشگاه کلرادو در آمریکا گزارشی درباره‌‌ی ویژگی‌های فوق‌العاده این پوشش جدید منتشر کرده بودند که تقریباً تمام نور دریافتی از خورشید را منعکس می‌کرد. اما این پوشش، یک ترفند دیگر برای خنک‌‌سازی نیز دارد که آن را کاملاً متمایز ساخته است؛ اگر از این پوشش را برای خنک نگه‌‌داشتن آب استفاده کنید، به‌‌خوبی امکان دفع گرما را از مایع به فضای اطراف فراهم می‌‌کند. بنابراین، در شرایطی که گرما دفع شود و از طرف دیگر، به‌‌دلیل خاصیت بازتابندگی نور، این گرما نتواند جایگزین شود، دمای مایع به‌سرعت افت خواهد کرد.

به‌تازگی دانشمندان، طراحی سیستم را بهبود بخشیده و یک آرایه با مساحت ۱۳ مترمربع از پانل‌ها را آزمایش کرده‌اند؛ این ابعاد به‌‌گونه‌‌ای درنظر گرفته شده که روی پشت‌‌بام اکثر منازل، قابل‌ پیاده‌سازی است.

دانگ لیانگ ژائو، نویسنده‌‌ی این مطالعه از بخش مهندسی مکانیک دانشگاه کلرادو می‌‌گوید:

شما می‌توانید این پانل‌ها را روی سقف یک خانه نصب کنید و نیازهای سرمایشی آن محل را مرتفع کنید.

این مواد تا چه اندازه مؤثر هستند؟

این سیستم در فضاهای باز و در شرایط مختلف آب‌وهوایی مورد آزمایش قرار گرفته است. طی آزمایش‌های انجام‌‌شده در تابستان سال ۲۰۱۷، این سیستم انعکاسی، دمای یک کانتینر آب را حدود ۱۲ درجه خنک‌تر از دمای هوای اطراف (طی گرم‌ترین ساعات روز) نگاه داشت.

پروفسور گنگ تان، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه وایومینگ، می‌گوید:

ما اکنون می‌توانیم از این مواد، روی پشت‌بام ساختمان‌ها استفاده کنیم و حتی سیستم‌های خنک‌کننده‌‌ی آب را در مقیاسی بزرگ بسازیم که دارای مزایای قابل‌توجهی نسبت به سیستم‌های تهویه‌‌ی مطبوع رایج و با مصرف برق بالا هستند.

این سیستم چگونه کار می‌‌کند؟

ماده‌‌ی اصلی این سیستم، شامل گلوله‌‌‌‌های میکروسکوپی شیشه درون یک پوشش پلیمری می‌شود که با یک روکش ظریف از نقره پوشانده شده است. این پوشش با ضخامتی حدود ۵۰ میکرومتر، تنها اندکی ضخیم‌تر از فویل آلومینیومی خواهد بود.

از دیگر مزایای ویژه‌ی این ماده این است که می‌تواند به‌‌صورت رول تولید شود و این منجر به کاربری آسان‌‌تر این ماده برای کاربردهای مسکونی و تجاری خواهد شد.

در چه جاهایی می‌‌توان از این ماده استفاده کرد؟

نویسندگان مقاله بر این باورند یکی از موثرترین کاربردهای این مواد نوظهور، خنک‌‌سازی نیروگاه‌های حرارتی است. این تأسیسات از مقادیر زیادی آب و الکتریسیته برای حفظ دمای کاری ماشین‌آلات خود استفاده می‌کنند. استفاده از مواد جدید می‌تواند این تأسیسات را کارآمدتر کند.

نیاز سرمایشی در کل جهان چقدر است؟

طبق گزارش‌ها، در سال ۲۰۱۶، حدود ۱۰ درصد از کل مصرف انرژی جهان به تجهیزات تهویه‌‌ی مطبوع اختصاص یافته است. آژانس بین‌المللی انرژی برآورد کرده است که که این نرخ تا سال ۲۰۵۰ به سه برابر میزان فعلی خواهد رسید؛ این میزان مصرف انرژی، برابر با کل مصرف فعلی برق در کشور چین خواهد بود.

علاوه‌بر دی‌‌اکسید کربن آزادشده در فرایند تولید برق مصرفی تأسیسات تهویه‌ی مطبوع (انتشار پنهان)، در این واحدها، از گازهای گلخانه‌‌ای قدرتمندی نظیر هیدروفلوروکربن‌‌ها (HFC) نیز استفاده می‌‌شود. درواقع، هیدروفلوروکربن‌‌ها به‌عنوان موادی جایگزین برای محافظت از لایه اوزون معرفی شده بودند،؛ چرا که نسل قبلی مواد شیمیایی خنک‌‌کننده، یکی از عوامل مسئول در تشدید وضعیت حفره‌‌ی ایجادشده در اتمسفر بالای قطب جنوب (طی دهه‌‌ی ۱۹۸۰) شناخته شده بود.

با اینکه هیدروفلوروکربن‌‌ها ضرر کمتری دارند، پتانسیل بالایی در افزایش میزان گرمایش جهانی دارند. در سال ۲۰۱۶، کشورها توافق کردند که طی مدت ۱۵ تا ۲۰ سال آینده، استفاده از این نوع مواد را کاملا متوقف کنند؛ چشم‌‌انداز ی که اگر محقق شود، اثر قابل‌توجهی بر محدود شدن افزایش دمای جهان خواهد داشت.