El revestimiento de techo inteligente refleja el calor en verano y lo atrapa en invierno

Los ingenieros de Berkeley Lab han desarrollado un revestimiento para techos que puede mantener un edificio más cálido o más fresco, según el clima. Cuando hace calor, el material reflejará la luz solar y el calor, pero este enfriamiento radiativo se apaga automáticamente en invierno, lo que reduce el uso de energía tanto para calefacción como para enfriamiento.

Los sistemas de enfriamiento radiativo funcionan extrayendo radiación térmica (es decir, calor) de un edificio y luego emitiéndola al cielo. Debido a que la atmósfera es transparente a estas longitudes de onda, el calor se escapa directamente al espacio. Otras versiones usan superficies reflectantes como pinturas súper blancas para hacer rebotar la luz del sol y alejar el calor, manteniendo el edificio más fresco.

Pero si bien estos sistemas pueden funcionar bien para mantener su casa fresca en verano, también la mantienen fresca en invierno. Entonces, para el nuevo estudio, el equipo desarrolló un recubrimiento que podría cambiar automáticamente para atrapar el calor cuando cae el mercurio. Llaman al material un recubrimiento radiativo adaptable a la temperatura (TARC).

La clave de la tecnología es un extraño compuesto llamado dióxido de vanadio (VO2). En 2017, el equipo descubrió una propiedad inusual del VO2: cuando alcanza los 67 °C (153 °F), el material conduce la electricidad pero no el calor, en aparente violación de la física conocida.

Ahora, el equipo ha puesto a trabajar esta peculiaridad. La idea es que cuando el clima se calienta, el material absorbe y emite luz térmica infrarroja y así la mantiene alejada del edificio. Pero cuando el clima es fresco, el material es transparente al calor, lo que le permite pasar directamente desde el Sol hasta el edificio.

El equipo probó el dispositivo utilizando parches de película delgada de 2 cm2 (0,8 pulgadas cuadradas) de TARC y los comparó con muestras de materiales comerciales para techos oscuros y blancos. Los dispositivos inalámbricos midieron los cambios en la luz solar directa y la temperatura.

Y efectivamente, TARC funcionó sorprendentemente bien. Según las mediciones, TARC reflejó alrededor del 75 por ciento de la luz solar independientemente del clima, pero cuando la temperatura ambiente estaba por encima de los 30 °C (86 °F), emitió hasta el 90 por ciento de su calor al cielo. Cuando el clima se enfrió por debajo de los 15 °C (59 °F), TARC emitió solo el 20 por ciento de su calor.

Usando los datos recopilados, el equipo simuló cómo TARC funcionaría durante todo el año en 15 zonas climáticas diferentes en los EE. UU. continentales y estimó que el hogar estadounidense promedio podría ahorrar hasta un 10 por ciento de su factura de electricidad usando TARC.

Los investigadores dicen que TARC también podría adaptarse como material regulador de temperatura para automóviles, dispositivos electrónicos, satélites e incluso telas para tiendas de campaña o ropa. Curiosamente, un equipo independiente acaba de anunciar un revestimiento similar para cristales y ventanas, que utiliza nanopartículas de dióxido de vanadio como uno de sus ingredientes activos.

A continuación, el equipo planea realizar experimentos utilizando prototipos TARC más grandes, para probar qué tan práctico podría ser como revestimiento para techos.

La investigación fue publicada en la revista Science.

Fuente: Laboratorio de Berkeley