Глобальне потепління та ефект «міського острова тепла» спонукають людство шукати методи охолодження інфраструктури, які б не залежали від енергозатратних систем кондиціонування. Традиційні підходи до боротьби з перегрівом будівель та промислових об'єктів часто призводять до виникнення «замкненого кола», лише посилюючи теплове випромінювання та збільшуючи споживання електроенергії. Виходом із цієї ситуації може стати перехід на пасивні матеріали, що здатні автономно регулювати теплообмін із навколишнім середовищем. Новітня розробка китайських науковців відкриває шлях до створення міст, що охолоджуються природним чином, спираючись на фундаментальні закони фізики.
В основі нової технології лежить концепція пасивного радіаційного охолодження. На відміну від звичайних світловідбиваючих покриттів, які просто блокують сонячні промені, цей склад функціонує у двох режимах одночасно. По-перше, він має екстремально високий коефіцієнт відбиття сонячного спектра. По-друге, він ефективно випромінює накопилене тепло в інфрачервоному діапазоні, використовуючи так зване «атмосферне вікно» — спектральний інтервал довжин хвиль від 8 до 13 мкм, для яких земна атмосфера є практично прозорою. Це дозволяє теплу виходити не в навколишнє повітря, а напряму в глибокий космос.
Практична ефективність методу була підтверджена під час масштабних випробувань на нафтохімічному заводі в провінції Хайнань. Об'єктом дослідження став резервуар об'ємом 3000 м³ зі зрідженим газом. В умовах типового літнього дня при температурі повітря близько 30 °C поверхня пофарбованого бака виявилася на 25 °C холоднішою за поверхню сусіднього резервуара з традиційним покриттям. Настільки відчутний градієнт температур мав прямий вплив і на внутрішнє середовище: температура вмісту ємності знизилася на 7 °C.
З точки зору ресурсозбереження така технологія є якісним стрибком. Для досягнення аналогічного ефекту охолодження традиційними методами знадобилося б щоденне розпилення близько 35 тонн води за допомогою форсунок. Перехід на пасивне покриття повністю виключає витрати електроенергії та води, перетворюючи статичну поверхню стіни або бака на активний тепловий насос, що працює автономно.
Цікаво, що під час розробки складу дослідники з Харбінського технологічного інституту та державної будівельної компанії Сучжоу застосували принципи біомімікрії. Натхненням послужила мікроструктура людської шкіри: специфічні мікрозморшки та рельєф епідерміса сприяють ефективному тепловідводу. Перенесення цих принципів на хімічний склад фарби дозволило оптимізувати її структуру. У результаті товщина нанесенного шару була скорочена з 500 мкм до 100 мкм без втрати ефективності, що суттєво знижує витрату матеріалу та загальну вагу покриття.
Потенціал застосування цієї технології виходить далеко за межі промислового сектору. При використанні в міській забудові покриття здатне знизити температуру всередині приміщень на 4 °C, а в тропічних регіонах — на 1 °C, що в масштабах мегаполіса може призвести до значного скорочення навантаження на енергомережі.
Проєкт уже вийшов зі стадії лабораторних досліджень. Розроблено повноцінний технологічний процес, що дозволяє масштабувати виробництво до 600 тисяч тонн барвника щороку. Це перетворює теоретичну можливість радіаційного охолодження на доступний інструмент міського планування та промислового інжинірингу, пропонуючи екологічну альтернативу активним системам клімат-контролю.
Радіоакустичне стеження крізь стіни
