Klimaatverandering en toenemende hittegolven in steden over de hele wereld hebben wetenschappers en ingenieurs ertoe aangezet efficiëntere en duurzamere koeloplossingen te ontwikkelen. Een van de meest veelbelovende ontwikkelingen is de ontwikkeling van passieve koelsystemen, waardoor de temperatuur van gebouwen kan worden verlaagd zonder dat er elektrische energie hoeft te worden gebruikt, wat zowel een economische als een ecologische verbetering betekent.
Passieve koeling: een nieuw tijdperk van energie-efficiëntie
Onderzoekers van Stanford University hebben een belangrijke stap in deze richting gezet met de ontwikkeling van een systeem dat door het gebruik van reflecterende panelen geïnstalleerd op de daken van gebouwen voert warmte af van binnen naar buiten. Dit systeem, gebaseerd op het principe van passieve stralingskoeling, belooft A verlaging van de interne temperatuur tot 5°C, wat het energieverbruik voor airconditioningsystemen aanzienlijk zou verminderen, vooral in stedelijke gebieden.
Deze vooruitgang zou doorslaggevend kunnen zijn, aangezien alleen al in de Verenigde Staten naar schatting 15% van het elektriciteitsverbruik van gebouwen wordt besteed aan koelsystemen. De implementatie van deze systemen zou de impact op het milieu aanzienlijk verminderen en de kosten die verband houden met airconditioning.
Hoe het passieve stralingskoelsysteem werkt
Het door Stanford ontwikkelde passieve koelsysteem is gebaseerd op het vermogen om zonnestraling te reflecteren en de warmte die zich op het oppervlak van gebouwen heeft verzameld, af te voeren via een transparant venster in de atmosfeer. Hierdoor kan de verzamelde warmte rechtstreeks naar de buitenruimte worden uitgestraald zonder de omgeving te verwarmen.
Het belangrijkste onderdeel van dit systeem zijn de reflecterende panelen, gemaakt met een laag van 1.8 micron siliciumdioxide en hafniumoxide, op een dunne zilveren plaat. Deze combinatie van materialen fungeert als radiator en spiegel, reflecterende infraroodstraling op specifieke golflengten die door de atmosfeer gaan zonder te worden geabsorbeerd door de lucht rondom gebouwen.
Bovendien is het systeem getest in direct zonlicht, wat aantoont dat het de temperatuur van een gebouw tot wel 5°C kan verlagen. Dit maakt het een ideale oplossing voor stedelijke gebieden, waar hitte-eilanden de temperaturen tijdens de zomermaanden verergeren.
Oude systemen gebruiken als inspiratie
Een van de meest interessante kenmerken van passieve koeling is dat, hoewel het gebaseerd is op moderne technologieën, sommige van de gebruikte principes al eeuwen geleden bestonden. Systemen die bijvoorbeeld zijn geïnspireerd op constructies van de het oude Egypte Ze gebruiken ventilatietorens om lucht op te vangen en af te koelen door de verdamping van water. In andere regio's van het Midden-Oosten worden de zogenaamde malqafs Ze maakten adiabatische koeling mogelijk door gebruik te maken van lucht- en waterstromingen.
Dit soort oplossingen zijn vandaag de dag nog steeds levensvatbaar en worden gemoderniseerd. Een voorbeeld is TerraCool, waar terracota via een natuurlijk verdampingssysteem om gebouwen te koelen zonder energieverbruik. Op dezelfde manier ontwikkelde het TerraMound-project zich in de Bartlett Universiteit voor Architectuur combineert klei en geometrisch ontwerp om de luchtstroom te maximaliseren, waardoor structuren ontstaan die afkoelen zonder dat er elektriciteit nodig is.
Verdampingskoeling: een andere haalbare optie
In regio's met een droger klimaat kunnen andere technologieën zoals verdampingskoeling Ze zijn ook zeer nuttig gebleken. Deze methode maakt gebruik van de verdamping van water om een verlaging van de omgevingstemperatuur te genereren. Steden zoals Ahmedabad, in India, hebben op dit principe gebaseerde passieve systemen geïmplementeerd in geavanceerde onderzoekscentra om de airconditioning te verbeteren.
In tegenstelling tot traditionele airconditioning, die grote hoeveelheden elektriciteit verbruikt en broeikasgassen uitstoot, gebruiken deze systemen de natuur om de temperatuur te verlagen, waarbij ze profiteren van een zo fundamentele hulpbron als water.
Bijvoorbeeld, de Parelacademie in Jaipur, India, maakt gebruik van een ontwerp dat is geïnspireerd op traditionele roosters die, samen met een binnenzwembad, frisse luchtstromen genereren die het gebouw koelen zonder dat er elektrische energie nodig is.
De technologische evolutie van passieve systemen
Passieve koeling is niet alleen gebaseerd op eeuwenoude principes, maar evolueert voortdurend en combineert geavanceerde technologie met innovatieve materialen. Voorbeelden als de Hydrokeramiek, recent ontwikkeld, gebruiken de porositeit van keramiek en hydrogel om water te absorberen en op te slaan, dat vervolgens op warme dagen verdampt, waardoor de omringende lucht wordt gekoeld.
Een andere veelbelovende technologie is aerogel gebruikt in projecten zoals die ontwikkeld in de MIT. Met dit ultralichte materiaal kunt u de verdampingskoeling optimaliseren zonder elektriciteit te verbruiken. Apparaten op basis van aerogel kunnen de interne temperatuur met maximaal 9,3 °C verlagen, wat een efficiënt en schoon alternatief biedt voor conventionele systemen.
Bovendien zijn deze systemen, omdat ze geen grote hoeveelheden energie vereisen, toepasbaar in gebieden met beperkte hulpbronnen, vooral in ontwikkelingslanden of geïsoleerde gemeenschappen.
De implementatie van passieve systemen in de moderne architectuur resulteert niet alleen in energiebesparing, maar ook in duurzamere gebouwen en een betere levenskwaliteit voor de inwoners.
Nu de klimaatverandering steeds heviger wordt, is het essentieel om alternatieven voor airconditioning te vinden die de natuurlijke hulpbronnen niet uitputten en de milieusituatie niet verslechteren. Passieve koelsystemen blijken een van de beste oplossingen te zijn en in de toekomst zullen we zeker een groei zien in de toepassing ervan op mondiale schaal.