В настоящее время, системы климат-контроля и охлаждения помещений потребляют примерно пятую часть всей электроэнергии, вырабатываемой в мире. Рост концентрации парниковых газов и плотные застройки мегаполисов приводят к дополнительному скачку температур по сравнению с пригородными районами. Городские материалы — такие как бетон и асфальт — активно накапливают солнечное тепло днем и отдают его в ночные часы, не позволяя городу остыть. Вдобавок к этому обилие транспорта, производственных мощностей и кондиционеров создает дополнительный тепловой выброс, усиливая эффект "теплового острова".
В поисках устойчивых решений этой проблемы ученые активно исследуют методы пассивного охлаждения зданий – процессы, основанные на природных механизмах рассеивания тепла, таких как конвекция, излучение и теплопроводность. Такие методы не требуют энергозатрат на оборудование, вентиляторы или компрессоры, что делает их особенно привлекательными в долгосрочной перспективе.
Новая формула: двухкомпонентный путь к прохладе
Группа ученых из Сингапура, Китая и Саудовской Аравии представила инновационное покрытие CCP-30, воплотившее сразу два эффективных способа борьбы с перегревом. Большинство традиционных светоотражающих красок задействуют только радиационный механизм — отражают солнечные лучи и рассеивают тепло путем инфракрасного излучения. Однако в регионах с высокой влажностью такой подход показывает ограниченные результаты, ведь водяной пар удерживает тепло над поверхностью, поддерживая высокую температуру у стен зданий.
Уникальность CCP-30 заключается в ее комбинированном подходе: покрытие не только отражает основную часть солнечного излучения, но и активно участвует в процессах испарительного охлаждения. За счет особой структуры и состава краска впитывает атмосферную влагу и дождевую воду, а затем постепенно испаряет их — по аналогии с естественным охлаждением кожи человека. Это позволяет поверхности оставаться значительно прохладнее даже в условиях высокой влажности.
Как работает CCP-30: технологии и материалы
Постоянный запас влаги в покрытии обеспечивает специально разработанная пористая структура на основе гидросиликата кальция (C-S-H геля), представляющего основу прочности привычного цемента. Для улучшения эксплуатационных свойств в матрицу добавили гибкие полимеры, а также гигроскопические (влагоудерживающие) соли, препятствующие пересыханию и растрескиванию краски. Такая комбинация материалов даёт покрытию целый ряд преимуществ: влагосборные свойства, долговечность и стабильную термозащиту даже в сложных климатических условиях.
Важно отметить и особенность радиационного пассивного охлаждения: для максимальной эффективности поверхность должна “смотреть” в небо, чтобы инфракрасное тепло уходило за пределы атмосферы через так называемые "атмосферные окна прозрачности". Благодаря новому составу покрытия, возможность пассивного охлаждения появляется не только у крыш, но и у вертикальных стен, что расширяет сферу применения технологии.
Экспериментальные испытания: эффективность в реальных условиях
Для проверки работоспособности покрытия команда провела испытания на мини-домах из бетонных блоков одинаковой толщины. Один домик был покрыт CCP-30, второй — распространенной коммерческой охлаждающей краской, а третий – обычной белой. В ходе эксперимента первый домик стабильно удерживал внутридомовую температуру на 4,5°C ниже, чем другие аналоги. Особенно заметной разница стала в периоды высокой влажности, когда испарительное охлаждение помогало значительно снизить нагрев стен.
Далее эксперты решили проверить, как новая краска скажется на реальных затратах электроэнергии. В нескольких жилых кирпичных домах с кондиционерами и специальными счетчиками измеряли расход энергии при использовании всех трех покрытий. Результаты показали: использование краски CCP-30 сокращает траты на охлаждение помещений на 30–40% по сравнению с другими составами, причем как в солнечные дни, так и во время дождей, когда климатические условия особенно тяжелы.
Долговременные испытания и впечатляющие свойства покрытия
Продолжительные наблюдения подтвердили: экономия электроэнергии при использовании CCP-30 сохраняется на уровне 40% даже спустя месяц после нанесения, а спустя два года эффективность не снижается. Тесты также выявили: покрытие отражает 88–92% всего попадающего на поверхность солнечного света, отдает в виде инфракрасного излучения до 95% накопленного тепла и способно удерживать влагу, равную примерно 30% собственного веса. Всё это делает состав универсальным инструментом для пассивного охлаждения зданий практически в любом климате.
Плюсы для будущего: снижение нагрузки на энергетику и устойчивое развитие
Внедрение новых разработок, подобных CCP-30, открывает большие перспективы в формировании экологически устойчивых городов и снижении энергетических нагрузок. Снижение потребления электроэнергии на кондиционирование позволит не только уменьшить эксплуатационные расходы зданий, но и сократить выбросы парниковых газов от электростанций, двигателей и промышленности. Помимо этого, инновация способна помочь в борьбе с градостроительным "парниковым эффектом", понижая температуру на городских улицах и повышая комфорт жителей.
Использование CCP-30 особенно актуально для жарких и влажных регионов Азии и Ближнего Востока, где пассивные технологии охлаждения крайне востребованы. Таким образом, новая краска, разработанная учеными из Сингапура, Китая и Саудовской Аравии, уже сегодня открывает путь к энергосберегающим и экологически чистым стратегиям строительства в мегаполисах завтрашнего дня.
Источник: naked-science.ru
