Çığır Açan Teknoloji, Doğal Gaz veya Elektrik Tüketmeden Ev Sıcaklığını Düzenliyor
Bilim insanları, doğal gaz veya elektrik tüketmeden evleri kışın sıcak, yazın serin tutan dört mevsimlik bir akıllı çatı kaplaması geliştirdiler. Science dergisinde yayınlanan araştırma bulguları, enerji tasarrufunda ticari serin çatı sistemlerinden daha iyi performans gösteren çığır açan bir teknolojiye işaret ediyor.
“Dört mevsimlik çatı kaplamamız, dış hava sıcaklığına bağlı olarak, sizi serin tutmaktan sıcak tutmaya otomatik olarak geçer. Bu, enerjisiz, emisyonsuz klima ve ısıtma, hepsi bir arada bir cihazdır”
Günümüzün yansıtıcı kaplama, membran, kiremit veya fayanslar gibi soğuk çatı sistemleri, Güneş ışığını yansıtarak evleri serinleten açık renkli veya daha koyu “soğuk renkli” yüzeylere sahiptir. Bu sistemler ayrıca emilen Güneş ısısının bir kısmını termal-kızılötesi radyasyon olarak yayar; Işınımsal soğutma olarak bilinen bu doğal süreçte, termal-kızılötesi ışık yüzeyden uzağa yayılır.
Bilim insanı Wu, şu anda piyasada bulunan birçok soğuk çatı sisteminin sorunu, kışın ısı yaymaya devam etmeleri ve bunun da ısıtma maliyetlerini artırması olduğunu açıkladı. “Sıcaklığa uyum sağlayan ışınımlı kaplama veya TARC olarak adlandırılan yeni malzememiz, aşırı soğutma sorununun üstesinden gelerek kışın ışınımlı soğutmayı otomatik olarak kapatarak enerji tasarrufu sağlayabilir” dedi.
Metaller tipik olarak iyi elektrik ve ısı iletkenleridir. 2017’de Wu ve araştırma ekibi, vanadyum dioksit içindeki elektronların bir metalden elektriğe, ancak ısıya karşı bir yalıtkan gibi davrandığını, başka bir deyişle fazla ısı iletmeden elektriği iyi ilettiklerini keşfettiler. Wu, “Bu davranış, elektronların ısı ve elektriği orantılı olarak ilettiği diğer metallerin çoğuyla tezat oluşturuyor” dedi.
Yaklaşık 67 °C nin altındaki vanadyum dioksit de termal kızılötesi ışığa karşı şeffaftır ve dolayısıyla soğurmaz. Ancak vanadyum dioksit 67 °C dereceye ulaştığında, termal kızılötesi ışığı soğuran metal bir duruma geçer. Bu, bir fazdan diğerine geçme yeteneğidir. Bu durumda, bir yalıtkandan bir metale faz değiştiren malzeme olarak bilinen şeyin özelliğidir.
Vanadyum dioksitin bir çatı sisteminde nasıl performans göstereceğini görmek için Wu ve ekibi 2 santimetreye 2 santimetrelik bir TARC ince film cihazı tasarladı.
Wu, “TARC bant gibi görünüyor ve çatı katı gibi sağlam bir yüzeye yapıştırılabilir” dedi.
Önemli bir deneyde, yardımcı yazar Kechao Tang, teknolojinin gerçek dünya ortamında uygulanabilirliğini göstermek için geçen yaz Wu’nun Doğu Körfezi’ndeki evinde bir çatı deneyi kurdu.
Wu’nun balkonuna kurulan bir kablosuz ölçüm cihazı, bir TARC örneğinden, ticari bir koyu renk çatı örneğinden ve ticari bir beyaz çatı örneğinden birkaç gün boyunca doğrudan Güneş ışığı ve dış sıcaklıktaki değişikliklere verilen yanıtları sürekli olarak kaydetti.
TARC, enerji tasarrufunda nasıl daha iyi performans gösterir?
Araştırmacılar daha sonra, ABD’de 15 farklı iklim bölgesini temsil eden şehirlerde TARC’ın yıl boyunca nasıl performans göstereceğini simüle etmek için deneyden elde edilen verileri kullandılar.
Wu, çatı yüzey sıcaklığı modellerini iyileştirmelerine yardımcı olmak için Ronnen Levinson’ı görevlendirdi. Levinson, Heat Island Group’un daha önce Amerika Birleşik Devletleri’ndeki serin çatıların ve soğuk duvarların faydalarını değerlendirmek için gerçekleştirdiği 100.000’den fazla bina enerji simülasyonundan oluşan bir dizi TARC enerji tasarrufunu tahmin etmek için bir yöntem geliştirdi.
Araştırmacılar, TARC’ın 15 iklim bölgesinin 12’sinde, özellikle San Francisco Körfez Bölgesi gibi gündüz ve gece arasında veya New York gibi kış ve yaz arasında geniş sıcaklık değişimlerinin olduğu bölgelerde, enerji tasarrufu için mevcut çatı kaplamalarından daha iyi performans gösterdiğini buldular.
Araştırmacıların ölçümlerine göre, TARC yıl boyunca Güneş ışığının yaklaşık %75’ini yansıtır, ancak ortam sıcaklığı sıcak olduğunda (25 °C üzerinde) termal yayılımı yüksektir (yaklaşık %90), bu da ısı kaybını teşvik eder. Levinson, daha soğuk havalarda, TARC’ın termal yayılımının otomatik olarak düşük seviyeye geçerek güneş emilimi ve iç mekan ısıtmasından gelen ısıyı korumaya yardımcı olduğunu söyledi.
Kızılötesi spektroskopi deneylerinden elde edilen bulgular, simülasyonları doğruladı. Wu, “Basit fizik, TARC’ın işe yarayacağını öngördü, ancak bu kadar iyi çalışmasına şaşırdık” dedi. “Başlangıçta ısınmadan soğutmaya geçişin o kadar büyük ölçüde olmayacağını düşündük. Simülasyonlarımız, açık hava deneylerimiz ve laboratuvar deneylerimiz aksini kanıtladı ve bu gerçekten heyecan verici.”dedi.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
5G Ağlarından ‘Koruduğu’ Söylenen Takılar Tehlikeli Derecede Radyoaktif Çıktı
/Çığır Açan Teknoloji, Doğal Gaz veya Elektrik Tüketmeden Ev Sıcaklığını Düzenliyor/