Потеющая крыша охлаждает дом

Энергопотребление современного жилища во многом зависит от того, насколько мы, люди, приспособлены к колебаниям температуры воздуха. Когда на улице холодно, мы обогреваем жилище, когда жарко – наоборот охлаждаем. И в первом, и во втором случае тратится энергия. Можно ли сделать процесс более естественным, без промежуточного звена в виде сжигания углеводородов в топках электростанций?

Природа придумала для живых организмов эффективный способ охлаждения – пот. На жаре мы, как и все животные, потеем. Вода, испаряясь, охлаждает наш организм. Просто и эффективно. Ученые попробовали последовать примеру природы и научить «потеть» жилые дома.

Исследователи из высшей технической школы ETH Zurich под руководством профессора Венделина Старка (Wendelin Stark) попытались примерить биологический механизм на рукотворных объектах. Ими разработан специальный «коврик», который предназначен не для пола, а для крыши. Покрытие изготовлено из продукта высоких технологий, полимера, известного как PNIAM или поли-N-изопропилакриламид.



«Ковер» из этого полимера, уложенный на крышу поверх стандартного кровельного материала, впитывает дождевую воду, словно губка, и надежно ее удерживает. До той поры, пока не выглянет солнце.

Под жаркими солнечными лучами полимер нагревается. Когда его температура превышает 32 градуса Цельсия, «коврик» начинает сжиматься, выдавливая воду наружу. Вода словно пот с поверхности тела живого организма начинает испаряться, в результате чего здание охлаждается без дополнительного расхода энергии.

Пока до прототипа и масштабных испытаний технологии дело не дошло. Ученые тестировали придуманный ими принцип охлаждения зданий в лабораторных условиях, используя миниатюрные модели домов и настольную лампу в качестве имитатора небесного светила. Крыши моделей накрывали полимером толщиной 5 мм.



Однако малые масштабы позволили сделать далеко идущие выводы. Ученые обнаружили, что модели домов, крыши которых покрыты полимером, значительно холоднее, чем другие модели. «Домики, укрытые матами из PNIPAM нагревались значительно медленнее», - рассказывает аспирантка Алина Роцеттер (Aline Rotzetter).

По расчетам исследователей из ETH Zurich, даже тонкое покрытие в несколько миллиметров потенциально может сэкономить до 60% энергии, обычно расходуемой на охлаждение и кондиционирование дома в течение жаркого июльского дня. В лабораторных условиях разница в температуре крыш моделей достигала 15 градусов Цельсия. По мнению ученых «потливые коврики» будут недорого обходиться при массовом производстве. Их свойства лучше всего проявятся в жарких странах.



Тем не менее, Алина Роцеттер напоминает, что предстоит еще много работы, чтобы ответить на несколько открытых вопросов и определить, как именно поведет себя технология на практике, а не в лабораторных условиях. Например, пока не ясно, что случится с полимерным покрытием при отрицательных температурах.

Результаты труда ученых опубликованы в журнале Advanced Materials и не запатентованы. Любой желающий может взять на себя труд, и продолжить исследования для получения практических результатов и внедрения перспективной технологии.

По материалам ETH