WETENSCHAPPERS ONTDEKKEN VERRASSEND SIMPELE METHODE OM GEBOUWEN TE KOELEN (EN TEGELIJK ENERGIE TE BESPAREN)

Met de opwarming van de aarde stijgt ook de behoefte aan duurzame manieren om gebouwen te koelen. Onderzoekers van UCLA hebben nu een betaalbare én schaalbare techniek ontwikkeld om huizen en andere gebouwen in de zomer te koelen en in de winter te verwarmen, met behulp van alledaagse bouwmaterialen.

De studie beschrijft een nieuwe manier om warmtestraling te reguleren. Deze thermische straling is een vorm van elektromagnetische straling, die een voorwerp uitzendt als gevolg van de temperatuur ervan.

Warmtestraling

Warmtestraling is net als conductie (geleiding) en convectie (stroming), een manier waarop warmte uit een gebouw ontsnapt. Warmteverlies door straling speelt vooral een rol in spouwmuren, ramen en bij de overgang van de binnenmuur naar de ruimte binnenshuis. Daarom worden aan spouwmuren en ramen speciale isolerende lagen toegevoegd. Maar als het erg warm is, dan is het juist onwenselijk dat gebouwen hun warmte vasthouden. Dit probleem speelt ook bij Nederlandse nieuwbouwhuizen, omdat die zo goed zijn geïsoleerd.

In stedelijke gebieden, waar gebouwen dicht op elkaar staan, is het moeilijker om gebouwen af te koelen, vergeleken met het platteland, omdat stedelijke gebouwen de warmte vasthouden van de omringende straten. Maar in de winter verliezen deze gebouwen juist meer warmte, wat het moeilijk maakt om ze warm te houden.

Inspiratie uit het verleden

“Als we kijken naar historische steden zoals Santorini in Griekenland en Jodhpur in India, zien we dat zij al eeuwenlang gebruikmaken van reflecterende daken en muren om gebouwen koel te houden. Hoewel moderne technieken, zoals superwitte verf op daken, al succesvol zijn gebleken om hitte te reflecteren, blijft het koelen van muren en ramen een complexe uitdaging”, aldus hoofdonderzoeker Aaswath Raman van UCLA.

Passieve koeling

De onderzoekers zijn er nu in geslaagd om een passief koelingsmechanisme te ontwikkelen door muren en ramen te coaten met een ander materiaal dat de warmteoverdracht tussen gebouwen en hun omgeving beter reguleert. Verrassend is dat de kunststof polypropyleen, die in allerlei huishoudelijke producten wordt verwerkt als plastic, hiervoor wordt gebruikt. Het goedkope materiaal blijkt bijzonder effectief in het absorberen en uitstralen van warmte in het zogenaamde atmosferische venster – een smal deel van het infraroodspectrum dat warmteoverdracht tussen gebouwen en de lucht mogelijk maakt. “Deze materialen lijken misschien simpel”, zegt Raman. “Maar juist doordat ze zo veel voorkomen, kunnen ze in de nabije toekomst een grote rol spelen in de thermoregulatie van gebouwen.”

De wetenschappers laten in hun studie zien dat deze materialen in staat zijn om selectief warmtestraling te absorberen als het koud is, en juist warmte af te staan aan de omgeving als het heet is. Op deze manier is het frisser in de zomer en warmer in de winter dan met normale bouwmaterialen mogelijk is.

Ongekende energiebesparing en milieuwinst

Het grote voordeel van deze methode is het volledig passieve karakter. Er is geen actieve energiebron nodig om gebouwen te koelen of te verwarmen. Er hoeven dus minder airco’s te loeien in de zomer en de verwarmingssystemen hoeven in de winter minder hard te stoken. Daarnaast draagt de nieuwe methode bij aan het verlagen van de CO2-uitstoot. “Het door ons voorgestelde mechanisme biedt een duurzame manier om gebouwen met de seizoenen mee te koelen en te verwarmen. We hebben berekend dat dit tot ongekende energiebesparingen leidt”, maakt onderzoeker Jyotirmoy Mandal van Princeton University duidelijk.

Kwetsbare gemeenschappen

Volgens de onderzoekers is de nieuwe methode eenvoudig op te schalen. Ze voorspellen dat dit vooral nuttig is in lage-inkomenslanden waar ze weinig airco’s en verwarming hebben. Deze mensen, die vaak het hardst worden getroffen door extreme weersomstandigheden, kunnen enorm profiteren van het propyleen als koelend of verwarmend materiaal.

Raman en zijn team zijn momenteel bezig met plannen om de technologie op grotere schaal te testen in Zuid-Californië, waar het gigantisch heet kan worden in de zomer. Met deze doorbraak komt een toekomst waarin gebouwen zichzelf op een duurzame manier kunnen koelen en verwarmen een stap dichterbij.

Meer wetenschap? Lees de nieuwste artikelen op Scientias.nl .

2024-08-13T11:43:34Z dg43tfdfdgfd