Het ontwerp van een gebouw kan de temperatuur beïnvloeden
Alistair Scott/Getty Images
Muren met een verhoogd zigzagpatroon kunnen tot 3°C (5,4°F) koeler blijven dan gewone muren, zonder energie te verbruiken. Deze aanpak zou het energieverbruik van koelsystemen kunnen verminderen en zo de opwarming van de aarde helpen beperken.
“Met dit ontwerp kunnen we een koeler gebouw krijgen”, zegt Qilong Cheng van Columbia University in New York. “Zodat we het energieverbruik voor koeling kunnen verminderen.”
Het gebruik van airconditioning neemt toe naarmate de wereld warmer wordt en het aantal mensen dat zich dit kan veroorloven toeneemt. De uitstoot van broeikasgassen door koeling zou tegen 2050 meer dan kunnen verdrievoudigen. Als gevolg hiervan proberen veel teams passieve koelingsoplossingen te ontwikkelen die geen energie vereisen.
Door bijvoorbeeld daken wit te schilderen om meer zonlicht te reflecteren, kunnen gebouwen en steden koeler blijven.
Deze aanpak is zelfs nog effectiever als de daken bedekt zijn met materialen die het grootste deel van het zonlicht reflecteren, maar infraroodstraling uitzenden binnen het atmosferische transparantievenster. Dit is het golflengtebereik dat niet wordt geabsorbeerd door moleculen in de atmosfeer, zoals koolstofdioxide.
“Infraroodstraling binnen dit bereik kan door de atmosfeer gaan en de ruimte bereiken”, zegt Cheng.
Hoewel materialen met deze eigenschappen een aanzienlijk koelend effect hebben op naar boven gerichte daken, zijn ze niet zo effectief op muren. Het probleem is dat materialen die infraroodstraling goed uitzenden, deze ook goed absorberen, en dat oppervlakken in de buurt van muren, zoals betonnen trottoirs, veel infraroodstraling kunnen uitstralen.
De oplossing van Cheng en zijn team is om muren te hebben met een reeks richels die evenwijdig aan de grond lopen en vanaf de zijkant gezien een zigzagvorm hebben. Om dit te visualiseren, stelt u zich de trap voor in een hoek van 45 tot 90 graden.
Het allerbelangrijkste is dat de zigs die naar boven zijn gericht – de treden in de trapanalogie – een oppervlak hebben dat veel warmte in het raam afgeeft voor atmosferische transparantie, terwijl de zigs die naar beneden en naar buiten zijn gericht – de opstijgingen – een oppervlak hebben dat infrarode warmte reflecteert. dan het absorbeert.
Om het idee te testen bouwde het team een model van 1 meter hoog met zigzag- en vlakke oppervlakken. Wanneer het zigzagoppervlak in de zomer buiten in New Jersey werd geplaatst, was het gemiddeld gedurende 24 uur 2°C koeler dan het vlakke oppervlak, en 3°C koeler tussen 13.00 en 14.00 uur.
Er zijn een aantal goedkope materialen met de vereiste eigenschappen beschikbaar, zegt Cheng. Bestaande gebouwen kunnen achteraf worden aangepast door golfplaten toe te voegen. Het effect van koeling binnenshuis zal variëren afhankelijk van andere factoren, zoals de grootte van de ramen van het gebouw, maar simulaties suggereren dat de temperatuur tot 2°C kan oplopen, waardoor de energie die nodig is voor koeling met wel een kwart kan worden verminderd.
Zigzag-koelwanden zouden alleen geschikt zijn voor warmere klimaten, omdat ze in koudere streken de behoefte aan verwarming in de winter zouden vergroten. Maar Cheng en zijn collega’s stelden ook een ontwerp voor met scharnierende ‘vinnen’ die in de winter omhoog konden worden gebracht om de warmteabsorptie te vergroten en in de zomer omlaag konden worden gebracht om deze te minimaliseren.
Onderwerpen: