Mecânica

Ar-condicionado sem energia manda o calor para o espaço

Ar-condicionado sem energia manda o calor para o espaço
Duas versões da tecnologia simplificada obtiveram até 6º C de refrigeração sem gastar energia. [Imagem: Bikram Bhatia]

Ar-condicionado sem gastar energia

Pesquisadores idealizaram uma nova maneira de fornecer resfriamento em um dia quente e ensolarado, e fazer isto usando materiais baratos e dispensando qualquer tipo de energia externa.

Isto significa que o sistema pode ser usado onde não se dispõe de fornecimento de eletricidade, em conjunto com outros sistemas de refrigeração para preservar alimentos e medicamentos em locais remotos, ou na sua casa mesmo, caso você esteja interessado em economizar energia.

Usando essencialmente uma versão high-tech de um guarda-sol, a inovação traz o princípio de enviar o calor para o frio do espaço para mais próximo da utilização prática.

Ou seja, a exemplo de um aquecedor solar passivo demonstrado há poucos dias, este é um ar-condicionado passivo, que funciona sem consumo de energia externa.

Refrigeração passiva

O sistema emite o calor na faixa de luz do infravermelho médio, que passa diretamente pela atmosfera, irradiando-se para o frio do espaço exterior, passando incólume pelos gases que agem como uma estufa para garantir a vida na Terra. Para evitar o aquecimento pela luz solar direta, que tem um efeito contrário e muito mais forte, uma pequena tira de metal suspensa acima do dispositivo bloqueia os raios diretos do Sol.

Na teoria, o ar-condicionado sem energia pode fornecer resfriamento de até 20º C abaixo da temperatura ambiente. O protótipo de prova de conceito, contudo, até agora alcançou um resfriamento de 6º C. Para aplicações que exijam ainda mais resfriamento, o restante poderia ser obtido por meio de sistemas de refrigeração convencionais ou resfriamento termoelétrico.

Na verdade, o fator limitante desse princípio de refrigeração emitindo calor para o espaço é a umidade na atmosfera, que pode bloquear algumas das emissões de infravermelho através do ar. Em uma região litorânea, por exemplo, isso restringe a quantidade total de resfriamento que pode ser alcançada, limitando-a a cerca de 20º C (máximo teórico). Mas, em ambientes mais secos, como em ambientes semiáridos e desérticos, o resfriamento máximo alcançável pode ser muito maior, chegando aos 40° C.

Ar-condicionado sem energia manda o calor para o espaço
Esquema de funcionamento da tecnologia de refrigeração passiva. [Imagem: Bikram Bhatia et al. - 10.1038/s41467-018-07293-9]

Enviando calor para o espaço

Em demonstrações anteriores desse princípio, os pesquisadores vinham usando elementos fotônicos em nanoescala, construídos em múltiplas camadas, para tentar refletir todos os comprimentos de onda da luz do Sol e emitir apenas radiação na faixa do infravermelho médio - reflexividade e emissividade seletivas. O inconveniente é que esses materiais são complexos e caros, não estando, portanto, disponíveis para uso generalizado.

Bikram Bhatia e seus colegas do MIT trocaram esses materiais nanotecnológicos por uma simples fita metálica que bloqueia a luz do Sol.

Com isto, um dispositivo simples, construído de filme plástico, alumínio polido, tinta branca e um isolante barato permite a emissão necessária de calor através da radiação infravermelha média, que é como a maioria dos objetos naturais se refrescam, impedindo o dispositivo de ser aquecido pela luz solar direta.

Bibliografia:

Passive directional sub-ambient daytime radiative cooling
Bikram Bhatia, Arny Leroy, Yichen Shen, Lin Zhao, Melissa Gianello, Duanhui Li, Tian Gu, Juejun Hu, Marin Soljacic, Evelyn N. Wang
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 5001
DOI: 10.1038/s41467-018-07293-9




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