Mecânica

Está pronto ar-condicionado que manda calor para o espaço

Ar-condicionado do futuro mandará calor para o espaço
O emissor termal, que envia o calor para o espaço, é transparente e está sobre o quadrado preto no centro da imagem. [Imagem: Zhen Chen]

Refrigeração passiva

Em 2014, uma equipe da Universidade de Stanford, nos EUA, lançou uma ideia que, a princípio, parecia boa demais para ser verdade: enviar calor para o espaço, eliminando a necessidade de consumir energia para a refrigeração em geral - sistemas de ar-condicionado, geladeiras, etc.

Logo depois eles demonstraram que essa técnica de resfriamento passivo funciona para valer, aplicando-a em pequena escala em uma célula solar.

Agora a coisa está esfriando ainda mais: Zhen Chen e seus colegas construíram um emissor termal - um dispositivo capaz de liberar mais calor do que recebe - que atinge uma temperatura 42,2º C abaixo da temperatura do ambiente onde ele é colocado.

"Para atingir um resfriamento de alto desempenho, a chave é acoplar qualquer objeto que você queira resfriar com o espaço exterior e desacoplá-lo do meio ambiente ao seu redor," disse Chen, lembrando que os -270 °C do espaço além da atmosfera podem funcionar como um dissipador de calor excepcional para qualquer aplicação terrestre.

Enviar calor para o espaço

A atmosfera da Terra permite que a radiação térmica de comprimentos de onda entre 8 e 13 micrômetros passe direto através dela rumo ao espaço exterior, mas a maioria dos objetos libera calor em comprimentos de onda diferentes.

Assim, Chen projetou um emissor termal de modo que a maior parte do calor que ele emite caia na faixa precisa da radiação térmica que a atmosfera deixa passar, o que significa que, em um dia limpo, o calor sairá dele direto para o espaço, sem qualquer absorção ou reflexão pelo ar.

Para os testes, o emissor foi colocado em uma câmara de vácuo, de forma a isolá-lo completamente da atmosfera e eliminar virtualmente qualquer transferência de calor por condução ou por convecção. Uma janela especialmente projetada em cima da câmara de vácuo, voltada para uma porção clara do céu, completou o arranjo experimental.

Meia hora depois de o ar ter sido bombeado da câmara, a temperatura do emissor caiu 40 °C abaixo da temperatura ambiente - muito abaixo do ponto de congelamento da água. Ao longo das primeiras 24 horas, ele manteve uma média de 37 °C abaixo da temperatura local, alcançando um pico de resfriamento de 42,2 °C.

Ar-condicionado do futuro mandará calor para o espaço
Configuração do experimento. [Imagem: Zhen Chen et al. - 10.1038/ncomms13729]

Refrigeração espacial

A vocação natural desta tecnologia de "refrigeração espacial" está na complementação dos sistemas de ar-condicionado instalados no topo dos edifícios e centros comerciais. Ela não conseguirá substituir totalmente os sistemas alimentados por eletricidade porque só funciona em dias claros - basta o dia ficar nublado para que o efeito cesse quase completamente.

A equipe, que já criou uma empresa para comercializar o resfriamento passivo, espera também encontrar um material mais barato do que o seleneto de zinco utilizado para construir o emissor termal, que é muito bom em gerar radiação termal nos comprimentos de onda precisos, mas é caro.

Além disso, poucas aplicações vão exigir o desempenho dramático obtido na demonstração, que reduz a temperatura bem abaixo da temperatura de congelamento mesmo em regiões muito quentes.

Bibliografia:

Radiative cooling to deep sub-freezing temperatures through a 24-h day-night cycle
Zhen Chen, Linxiao Zhu, Aaswath Raman, Shanhui Fan
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13729
DOI: 10.1038/ncomms13729




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