Новый композит резко снижает затраты на охлаждение зданий

Исследователи из Южной Кореи представили композитный материал, который может снизить годовое потребление энергии охлаждения зданий на 54%, а общее потребление энергии охлаждения на 24%. Материал, получивший название EMBC16, действует как компактная тепловая батарея: он поглощает избыточное тепло в течение дня и отдает его при понижении температуры, тем самым смягчая ежедневные колебания температуры в помещениях.

Материал, разработанный учеными Университета Ёнсей, основан на технологии материалов фазового перехода, которые накапливают энергию при плавлении и выделяют ее при затвердевании. Однако вместо использования дорогих компонентов на основе ископаемого топлива, таких как графен, команда создала «биоминеральную» структуру. Они объединили биоуголь, полученный из отходов еловой древесины, с минеральной глиной монтмориллонитом, обработанной поверхностно-активным веществом для увеличения площади поверхности. Затем этот пористый каркас пропитывают парафином (гексадеканом), который является активным компонентом, аккумулирующим тепло.

Эффективность материала намного лучше существующих аналогов на основе глины, пишет ИЕ. Его удельная теплоемкость составляет 121,3 джоуля на грамм – на 223% больше, чем у обычных глиняных композитов, а теплопроводность улучшена на 78%. В нагрузочных испытаниях материал выдерживает 1000 циклов нагрева и охлаждения, сохраняя почти 96% своей первоначальной емкости, доказывая свою долговременную стабильность.

«Разработка более экологичной опорной конструкции для парафина позволяет нам улавливать больше тепла, передавать его более эффективно и делать это из биомассы и природных минералов»,

объясняет Димберу Атинафу, руководитель исследования.

Команда использовала программное обеспечение для моделирования энергопотребления зданий, чтобы оценить фактическое воздействие материала. Испытания показали, что при использовании в качестве внутренней облицовки исторического здания в Сеуле стены из EMBC16значительно лучше справляются с температурными колебаниями, чем стандартные конструкции.

«Пористая структура и адаптированный химический состав поверхности материала помогают сбалансировать накопление тепла и тепловой поток, что имеет решающее значение для сглаживания суточных колебаний температуры»,

объясняют исследователи.