Parece un techo normal, pero la parte superior del edificio de ingeniería eléctrica Packard en la Universidad de Stanford ha marcado muchos hitos en el desarrollo de una tecnología de refrigeración innovadora que algún día podría formar parte de nuestra vida cotidiana. Desde 2013, ShanhuiFan, profesor de ingeniería eléctrica, y sus estudiantes e investigadores asociados han empleado este techo como banco de pruebas para una superficie óptica similar a un espejo de alta tecnología que podría ser el futuro del aire acondicionado y la refrigeración de menor energía.
La investigación publicada en 2014 mostró por primera vez las capacidades de enfriamiento de la superficie óptica por sí sola. Ahora, Fan y los ex investigadores asociados Aaswath Raman y Eli Goldstein, han demostrado que un sistema que involucra estas superficies puede enfriar el agua que fluye a una temperatura por debajo de la deel aire circundante. Todo el proceso de enfriamiento se realiza sin electricidad.
"Esta investigación se basa en nuestro trabajo anterior con enfriamiento radiativo del cielo, pero lo lleva al siguiente nivel. Proporciona por primera vez una demostración de tecnología de alta fidelidad de cómo se puede usar el enfriamiento radiativo del cielo para enfriar pasivamente un fluido y, enal hacerlo, conéctelo con sistemas de enfriamiento para ahorrar electricidad ", dijo Raman, quien es coautor principal del artículo que detalla esta investigación, publicado en Energía de la naturaleza 4 de septiembre
Juntos, Fan, Goldstein y Raman han fundado la empresa SkyCool Systems, que está trabajando en más pruebas y comercialización de esta tecnología.
enviando nuestro calor al espacio
El enfriamiento radiativo del cielo es un proceso natural que todos y todo lo hacen, como resultado de los momentos en que las moléculas liberan calor. Puedes presenciarlo por ti mismo en el calor que sale de una carretera cuando se enfría después de la puesta del sol. Este fenómeno es particularmente notable enuna noche sin nubes porque, sin nubes, el calor que irradiamos nosotros y todo lo que nos rodea puede atravesar más fácilmente la atmósfera de la Tierra hasta llegar a los vastos y fríos confines del espacio.
"Si tiene algo que es muy frío, como el espacio, y puede disipar el calor en él, entonces puede enfriar sin electricidad ni trabajo. El calor simplemente fluye", explicó Fan, quien es el autor principal deel periódico. "Por esta razón, la cantidad de calor que fluye desde la Tierra que va al universo es enorme".
Aunque nuestros propios cuerpos liberan calor a través del enfriamiento radiativo tanto al cielo como a nuestro entorno, todos sabemos que en un día caluroso y soleado, el enfriamiento radiativo del cielo no hará honor a su nombre. Esto se debe a que la luz solarte calentará más que el enfriamiento radiativo del cielo te enfriará. Para superar este problema, la superficie del equipo utiliza una película óptica multicapa que refleja aproximadamente el 97 por ciento de la luz solar y, al mismo tiempo, puede emitir la energía térmica de la superficie a través de la atmósfera. Sin el calor de la luz solar, el efecto de enfriamiento radiativo del cielo puede permitir un enfriamiento por debajo de la temperatura del aire incluso en un día soleado.
"Con esta tecnología, ya no estamos limitados por la temperatura del aire, estamos limitados por algo mucho más frío: el cielo y el espacio", dijo Goldstein, coautor principal del artículo.
Los experimentos publicados en 2014 se realizaron utilizando pequeñas obleas de una superficie óptica multicapa, de unas 8 pulgadas de diámetro, y solo mostraron cómo se enfriaba la superficie. Naturalmente, el siguiente paso fue ampliar la tecnología y ver cómo funciona comoparte de un sistema de enfriamiento más grande.
Poner en funcionamiento el enfriamiento radiativo del cielo
Para su último artículo, los investigadores crearon un sistema en el que los paneles cubiertos con las superficies ópticas especializadas se asentaron sobre tuberías de agua corriente y lo probaron en el techo del edificio Packard en septiembre de 2015. Estos paneles tenían un poco más de 2 pies de largo.en cada lado y los investigadores corrieron hasta cuatro a la vez. Con el agua moviéndose a un ritmo relativamente rápido, encontraron que los paneles podían reducir constantemente la temperatura del agua de 3 a 5 grados Celsius por debajo de la temperatura del aire ambiente durante unperíodo de tres días.
Los investigadores también aplicaron datos de este experimento a una simulación en la que sus paneles cubrían el techo de un edificio de oficinas comerciales de dos pisos en Las Vegas, un lugar cálido y seco donde sus paneles funcionarían mejor, y contribuyeron a su enfriamiento.Calcularon cuánta electricidad podrían ahorrar si, en lugar de un enfriador convencional enfriado por aire, usaran un sistema de compresión de vapor con un condensador enfriado por sus paneles. Descubrieron que, en los meses de verano, el sistema enfriado por panelesahorraría 14,3 megavatios-hora de electricidad, una reducción del 21 por ciento en la electricidad utilizada para enfriar el edificio. Durante todo el período, el ahorro diario de electricidad fluctuó del 18 al 50 por ciento.
El futuro es ahora
En este momento, SkyCool Systems está midiendo la energía ahorrada cuando los paneles se integran con sistemas tradicionales de aire acondicionado y refrigeración en una instalación de prueba, y Fan, Goldstein y Raman son optimistas de que esta tecnología encontrará una amplia aplicabilidad en los próximos años.Los investigadores están enfocados en hacer que sus paneles se integren fácilmente con los sistemas estándar de aire acondicionado y refrigeración y están particularmente entusiasmados con la perspectiva de aplicar su tecnología a la seria tarea de enfriar los centros de datos.
Fan también ha llevado a cabo investigaciones sobre varios otros aspectos de la tecnología de enfriamiento radiativo. Él y Raman han aplicado el concepto de enfriamiento radiativo del cielo a la creación de un recubrimiento que aumenta la eficiencia de las células solares. Con Yi Cui, profesor de ciencia de materialese ingeniería en Stanford y de ciencia de fotones en SLAC National Accelerator Laboratory, Fan desarrolló una tela de enfriamiento.
"Es muy intrigante pensar en el universo como un recurso tan inmenso para enfriar y en todas las muchas ideas creativas e interesantes que uno podría tener para aprovechar esto", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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