Представьте, что можно надежно утеплить дом, просто покрасив его специальной краской. Ученые из Стэнфорда создали новый вид цветной краски, способной блокировать проникновение и утечку тепла. Разработка может стать революцией в области пассивного климат-контроля.
Проблема теплоизоляции
Отопление и охлаждение домов потребляет огромное количество энергии. А в условиях экстремальных скачков температуры люди вынуждены все больше полагаться на кондиционеры летом и обогреватели зимой, что усугубляет проблему. Потому системы, позволяющие пассивно контролировать внутренний климат помещения, становятся все более востребованными.
Ученые всего мира работают над материалами и покрытиями, которые могут пассивно поддерживать нужную температуру в зданиях или транспортных средствах, защищая их от жары летом и от мороза зимой. В рамках одного из таких исследований команда из Стэнфорда разработала новый вид краски, который эффективно блокирует тепло, поддерживая комфортную температуру внутри зданий без лишних энергозатрат. Приятный бонус заключается в том, что эта теплоизолирующая краска поддерживает большой выбор цветов.
Как это работает?
Новая краска состоит из двух слоев. Нижний слой содержит алюминиевые хлопья, которые отражают до 80% инфракрасного излучения, предотвращая проникновение тепла. Наверху находится ультратонкий внешний слой, прозрачный для инфракрасных лучей, состоящий из неорганических наночастиц разных цветов.
Идея заключается в том, чтобы наносить краску на внешнюю поверхность зданий, чтобы отражать тепло летом, а также на внутренние стены для лучшего удержания тепла в помещении зимой.
Команда протестировала образцы краски белого, синего, красного, желтого, зеленого, оранжевого, пурпурного и темно-серого цветов. Оказалось, что каждый из образцов примерно в 10 раз лучше отражает интенсивный инфракрасный свет, чем традиционные краски тех же цветов. В лабораторных экспериментах новые краски позволили снизить энергопотребление для отопления на 36% и для охлаждения более чем на 20%.
Затем исследователи провели ряд симуляций, проанализировав влияние краски на многоквартирные здания в различных климатических зонах США. Симуляция показала,что общее энергопотребление на отопление и охлаждение снижается примерно на 7,4% в год.
Краска весьма долговечна. Она хорошо отталкивает воду и не теряет своих свойств после недельного воздействия высоких температур до 80 °C или низких до -196 °C. Высокая или низкая кислотность также практически не влияет на свойства покрытия.
По словам ученых, такие краски могут стать ключевым инструментом для пассивного климат-контроля, что уменьшит зависимость от энергоемких систем вентиляции и кондиционирования.
Данные исследования были опубликованы в журнале PNAS.
