Ruimtekoeling en verwarming is een veelvoorkomende behoefte in de meeste bewoonde gebieden. In Europa, het energieverbruik voor airconditioning stijgt, en de situatie zou in de nabije toekomst kunnen verslechteren als gevolg van de temperatuurstijging in verschillende regio's wereldwijd. De toenemende koelbehoefte in gebouwen, vooral tijdens het zomerseizoen, wordt bevredigd door airconditioners, die vaak gebruik maken van koudemiddelen met een hoge impact op het milieu en ook leiden tot een hoog elektriciteitsverbruik. Dus, hoe kunnen ingenieurs de energievraag voor gebouwkoeling verminderen?

Een nieuwe studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang door een onderzoeksgroep gebaseerd op de Politecnico di Torino (SMaLL) en het Nationaal Instituut voor Metrologisch Onderzoek (INRiM) stelt een apparaat voor dat in staat is om een ​​koelbelasting te genereren zonder het gebruik van elektriciteit. Net als meer traditionele koelapparaten, deze nieuwe technologie maakt ook gebruik van de verdamping van een vloeistof. Echter, het kernidee van de Turijnse onderzoekers is om eenvoudig water en keukenzout te gebruiken in plaats van chemicaliën die mogelijk schadelijk zijn voor het milieu. De milieu-impact van het nieuwe apparaat wordt ook verminderd omdat het gebaseerd is op passieve verschijnselen, d.w.z., spontane processen van capillariteit en verdamping, in plaats van pompen en compressoren die energie en onderhoud vergen.

“Koeling door waterverdamping is altijd al bekend geweest. de natuur maakt gebruik van zweetverdamping van de huid om ons lichaam af te koelen. Echter, deze strategie is effectief zolang de lucht niet verzadigd is met waterdamp. Ons idee was om met een goedkope technologie te komen die in staat is om het koeleffect te maximaliseren, ongeacht de externe waterdampcondities. In plaats van te worden blootgesteld aan lucht, zuiver water staat in contact met een ondoordringbaar membraan dat het gescheiden houdt van een sterk geconcentreerde zoute oplossing. Het membraan kan worden voorgesteld als een poreuze zeef met een poriegrootte in de orde van grootte van een miljoenste van een meter. Dankzij de waterafstotende eigenschappen ons membraan vloeibaar water gaat niet door het membraan, terwijl de damp dat wel doet. Op deze manier, het zoete en zoute water mengen niet, terwijl een constante waterdampstroom optreedt van het ene uiteinde van het membraan naar het andere. Als resultaat, zuiver water wordt gekoeld, waarbij dit effect nog wordt versterkt dankzij de aanwezigheid van verschillende verdampingsstadia. Duidelijk, de zoute waterconcentratie zal constant afnemen en het verkoelende effect zal na verloop van tijd afnemen; echter, het verschil in zoutgehalte tussen de twee oplossingen kan continu en duurzaam worden hersteld met behulp van zonne-energie, zoals ook aangetoond in een andere recente studie van onze groep, " legt Matteo Alberghini uit, doctoraat student aan de afdeling Energie van de Politecnico di Torino en eerste auteur van het onderzoek.

Het interessante kenmerk van het voorgestelde apparaat is het modulaire ontwerp dat bestaat uit koeleenheden van elk enkele centimeters dik, die kan worden gestapeld om het koeleffect in serie te vergroten, zoals gebeurt met gewone batterijen. Op deze manier, het is mogelijk om het koelvermogen af ​​te stemmen op individuele behoeften, mogelijk een koelvermogen bereiken dat vergelijkbaar is met dat wat typisch nodig is voor huishoudelijk gebruik. Verder, water en zout hebben geen pompen of andere hulpmiddelen nodig om in het apparaat te worden getransporteerd. Integendeel, het beweegt spontaan dankzij capillaire effecten van sommige componenten die in staat zijn om water te absorberen en te transporteren, zelfs tegen de zwaartekracht in.

"Ook andere technologieën voor passieve koeling worden getest in verschillende laboratoria en onderzoekscentra wereldwijd, zoals die op basis van infrarood warmteafvoer naar de ruimte - ook bekend als passieve stralingskoeling. Die benaderingen, hoewel veelbelovend en geschikt voor sommige toepassingen, hebben ook grote beperkingen:het principe waarop ze zijn gebaseerd, kan in tropische klimaten en in het algemeen op zeer vochtige dagen ondoeltreffend zijn, wanneer de behoefte aan conditionering groot zou zijn; Bovendien, er is een theoretische limiet voor het maximale koelvermogen. Ons passieve prototype, in plaats daarvan gebaseerd op verdampingskoeling tussen twee waterige oplossingen met verschillende saliniteiten, deze grens zou kunnen overwinnen, het creëren van een nuttig effect onafhankelijk van externe vochtigheid. Bovendien, we zouden in de toekomst een nog hogere koelcapaciteit kunnen krijgen door de concentratie van de zoutoplossing te verhogen of door toevlucht te nemen tot een meer geavanceerd modulair ontwerp van het apparaat, ’, schreven de onderzoekers.

Ook, de eenvoud van de assemblage van het apparaat en de benodigde materialen zorgen voor lage productiekosten, in de orde van enkele euro's per koeltrap. Als zodanig, het apparaat zou ideaal kunnen zijn voor installaties in landelijke gebieden, waar het mogelijke gebrek aan goed opgeleide technici de bediening en het onderhoud van traditionele koelsystemen kan bemoeilijken. Interessante toepassingen zijn ook denkbaar in regio's met een hoge beschikbaarheid van zout water, zoals kustgebieden in de buurt van grote ontziltingsinstallaties of nabijgelegen kwelders en zoutmijnen.

Vanaf nu, de technologie is nog niet klaar voor onmiddellijke commerciële exploitatie, en verdere ontwikkelingen (ook onder voorbehoud van toekomstige financiering of industriële partnerschappen) zijn noodzakelijk. In perspectief, deze technologie zou kunnen worden gebruikt in combinatie met bestaande en meer traditionele koelsystemen voor het effectief implementeren van energiebesparende strategieën.