Prenumerera gratis på vårat nyhetsbrev
med platsannonser, produktnyheter,
utbildningar och mycket mer.
Foto: Thor Balkhed
Ett energieffektivt sätt att kyla byggnader och fordon kommer att krävas i ett förändrat klimat. Forskare vid Linköpings universitet visar nu att elektrisk styrning av passiv utstrålande kylning kan användas för att reglera temperaturen hos ett material vid normala temperaturer och lufttryck. Resultaten är publicerade i Cell Reports Physical Science.
– För att kyla till exempel byggnader används idag främst traditionell luftkonditionering som kräver både stora mängder energi och använder miljöfarliga kylmedier. Men med hjälp av passiv utstrålande kylning skulle rymdens kyla kunna användas för att komplettera vanlig AC och minska energiförbrukningen, säger Magnus Jonsson, professor och ledare för gruppen för Organisk Fotonik och Nanooptik vid Linköpings universitet.
Passiv utstrålande kylning, eller ”passive radiative cooling” på engelska, innebär att energi lämnar ett objekt i form av infraröd värmestrålning. Alla objekt avger infraröd värme – träd, byggnader, vatten och även vi människor.
Olika typer av material avger olika mängd infraröd värme. Det beror på materialets förmåga att ta upp infraröd värmestrålning – ju bättre det är på att ta upp infraröd värme desto bättre är materialet också på att avge värmen. Som vanligt vitt skrivpapper, det är bra på att ta upp infraröd värme och därmed avge densamma. Däremot är metaller i stället ganska dåliga då den mesta av värmen reflekteras.
Tack vare atmosfärens förmåga att släppa igenom ljus i just det infraröda våglängdsområdet kan man använda rymdens kyla, cirka –270 grader Celsius, för att avlägsna värmen från jorden. I och med temperaturskillnaden kan det bli det en nettotransport ut. Ett objekt kan därför få lägre temperatur än omgivningen endast med hjälp av passiv utstrålande kylning.
Den här effekten har använts långt tillbaka i historien för att till exempel tillverka is i varmare klimat. Men på senare år har materialforskningen intresserat sig alltmer för fenomenet och utvecklat nya material som har en hög förmåga att avge infraröd värme och samtidigt inte värmas upp av solens strålar.
Nu har forskare vid Linköpings universitet visat att temperaturen hos ett material kan regleras genom att elektriskt styra till vilken grad det avger värme genom passiv utstrålande kylning. Konceptet använder en ledande polymer för att elektrokemiskt styra emissiviteten hos materialet. Resultaten är publicerade i tidskriften Cell Reports Physical Science.
– Man kan jämföra det med en termostat. I dagsläget lyckas vi justera temperaturen med 0,25 grader Celsius. Det kanske inte låter som mycket men poängen är att vi lyckats visa att det går att göra den här styrningen vid rumstemperatur och normalt tryck, säger Debashree Banerjee, förste forskningsingenjör vid Linköpings universitet och huvudförfattare av studien.
Forskarna menar att nu när de visat att det går att göra finns potential att utveckla både material och metod vidare. På sikt kan man tänka sig material som kan läggas på ett tak, ungefär som en solcell, och på så vis styra den infraröda värmestrålningen från huset och kyla när det behövs. Metoden kräver extremt lite energiförbrukning och orsakar minimalt med föroreningar. På ännu längre sikt kan tillämpningsområden också inkludera kläder och tapeter för att även inomhus reglera temperaturer och hur omgivningens temperatur upplevs.
Samma forskargrupp har i en annan studie publicerad i Advanced Science utvecklat ett termoelektriskt system som utnyttjar samma princip. Där används temperaturskillnaden mellan två cellulosamaterial där det ena är infärgat med svart kol och därmed också tar upp solens värme. Materialen är sammankopplade med ett material som omvandlar temperaturskillnaden till en elektrisk potential. När apparaten exponeras mot himlen skapas en elektrisk spänning på 60mV vid måttlig solstrålning, men konceptet fungerar även på natten tack vare att de båda träbaserade materialen designats för att ha olika förmåga att utstråla värme.
– Vi använder inte bara solen utan även rymden som energikälla, säger Mingna Liao som är doktorand i gruppen och huvudförfattare till artikeln in Advanced Science.
För att kunna utföra kontrollerade mätningar, för båda studierna, byggde forskarna en himmelssimulator. På så sätt påverkades mätningarna inte av förändringar i omgivningen på samma sätt som utomhus. Himmelssimulatorn består av ett rör med aluminiumbeklädda sidor som reflekterar strålningen. I botten placeras ett kärl med ett material som absorberar värmestrålningen och som är nedkylt med flytande kväve för att simulera yttre rymdens kyla.
Forskningen har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Wallenberg Wood Science Center, Totalförsvarets forskningsinstitut – FOI, Vetenskapsrådet samt det strategiska forskningsområdet för avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.
Källa: Linköpings universitet
| Dela |
 |
Tillbaka |
Efter ett uppehåll återupptar vi vår serie Läsaren och möter Rikard Borneroth som arbetar som vvs-konsult på Sweco.
Regeringen bör utreda behovet av reglering på fjärrvärmemarknaden för att skydda kunderna från höga fjärrvärmepriser. Det framgår av den skrivelse som Konkurrensverket i dag skickar till regeringen.
Svenskt Vatten presenterar rapporten Göra rätt, hålla tätt – täthetsprovning av olika tryckrörssystem inom VA.
Försvarsmakten kommer inte stå för eventuellt skadestånd till de PFAS-förgiftade i Kallinge, rapporterar Sveriges Radio.
Svenskt vatten presenterar rapporten Klimatanpassning av vatten- och avloppssystemen – dagens kunskap och forskningsbehov.
Idag hämtas vårt dricksvatten från grundvatten, sjöar och vattendrag, men torra somrar riskerar källorna att sina. En ny avhandling visar att ett relativt billigt sätt att rena avloppsvatten.
Svenskt Vatten presenterar rapporten Spillvattenvåtmarker som del i kommunal avloppsrening.
Energimyndighetens beställargrupp för lokaler, Belok, presenterar slutrapport för projektet Behovsstyrda ventilationssystem.
ExpoVent laddar för besök i de västra delarna av landet. Den här gången är det i tur och ordning Uddevalla, Göteborg och Borås som får besök 14-16 maj.
Med anledning av Boverkets arbete med att ta fram nya byggregler remitteras nu justering av luftflöden i förslaget till föreskrift om skydd med hänsyn till hygien, hälsa och miljö.
