Краска снижает нагрузку на отопление и охлаждение
Ученые из Стэнфордского университета утверждают, что изобрели новый вид краски, которая может сохранять в домах и других зданиях прохладу летом и тепло зимой.
Утверждается, что краска, выпускаемая в широком спектре цветов, способна снизить потребность как в отоплении, так и в кондиционировании воздуха в зданиях и других помещениях, таких как поезда и грузовики для рефрижераторных грузов.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, новые краски, как утверждается, снизили энергию, используемую для нагрева, примерно на 36% в экспериментах с использованием искусственной, холодной среды .
Кроме того, они сократили энергию, необходимую для охлаждения, почти на 21% в условиях искусственного тепла. При моделировании типичного многоквартирного дома средней этажности в различных климатических зонах США с новой краской на наружных стенах и крышах общее потребление энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха снизилось на 7,4% за год.
Современные краски с низким коэффициентом излучения обычно имеют серебристо-металлический или серый цвет, эстетика которых ограничивает их использование, утверждают исследователи. Недавно изобретенные краски состоят из двух слоев, наносимых отдельно: нижнего слоя, отражающего инфракрасное излучение, с использованием алюминиевых хлопьев и ультратонкого, прозрачного для инфракрасного излучения верхнего слоя с использованием неорганических наночастиц, который представлен в широком диапазоне цветов.
Инфракрасный спектр солнечного света вызывает 49% естественного нагрева планеты, когда он поглощается поверхностями.
Для защиты от тепла краску можно наносить на наружные стены и крыши. Большая часть этого инфракрасного света проходит через цветной слой новых красок, отражается от нижнего слоя и возвращается обратно в виде света, не поглощаясь строительными материалами в виде тепла. Чтобы сохранить тепло внутри, краски наносятся на внутренние стены, где нижний слой отражает инфракрасные волны, которые передают энергию в пространстве и невидимы для человеческого глаза.
В частности, до 80% света в среднем инфракрасном диапазоне отражается красками, выполняя большую часть работы по сохранению тепла внутри в холодную погоду и снаружи в жаркую погоду. Цветной слой также отражает часть ближнего инфракрасного света, что позволяет снизить кондиционирование воздуха.
Исследовательская группа протестировала свои краски белого, синего, красного, желтого, зеленого, оранжевого, фиолетового и темно-серого цветов. Исследователи обнаружили, что они в 10 раз лучше, чем обычные краски тех же цветов, отражают свет в среднем инфракрасном диапазоне.
Возможное применение красок не ограничивается зданиями. Например, они могли бы охватывать грузовые автомобили и железнодорожные вагоны, используемые для рефрижераторных перевозок, в которых затраты на охлаждение могут занимать до половины транспортного бюджета.
«Оба слоя можно распылять на различные поверхности различных форм и материалов, обеспечивая дополнительный тепловой барьер во многих различных ситуациях», — сказал Юкан Пэн, соавтор исследования.
Исследователи также оценили, насколько практичными будут их краски в различных ситуациях. Оба слоя являются водоотталкивающими, что должно повысить стабильность во влажной среде. Исследователи сообщают, что окрашенные поверхности можно легко очистить влажной тряпкой или промыть водой.
Кроме того, эксплуатационные характеристики и эстетика красок не ухудшились после непрерывного воздействия в течение одной недели на высокие температуры (176°F), низкие температуры (-320,5°F), а также в высококислотные и слабокислотные среды. Краска фактически немного увеличила использование кондиционеров в некоторых городах US3, но ни в одном месте не было обнаружено увеличения общей нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования.
«Наша команда продолжает работать над совершенствованием рецептуры красок для практического применения», — сказал другой соавтор исследования, Цзянь-Ченг Лай, научный сотрудник, которого консультировал Чжэнань Бао, профессор химического машиностроения. «Например, растворы на водной основе будут более экологически чистыми, чем используемые нами органические растворители. Это могло бы облегчить коммерциализацию красок».
