Alternativa all'aria condizionata? Gli scienziati testano la vecchia tecnologia per rinfrescare una stanza

WSU

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Il raffreddamento è importante. Soprattutto nei climi secchi e umidi. Ma i condizionatori d’aria delle nostre case, uffici e automobili sono responsabili di circa 1.950 milioni di tonnellate di emissioni di anidride carbonica ogni anno, ovvero l’equivalente del 3,94% delle emissioni globali di gas serra.

Per trovare una soluzione sostenibile e un’alternativa agli AC, i ricercatori della Washington State University (WSU) stanno sperimentando una camera di 60 piedi quadrati per testare antichi metodi di raffreddamento.

"Il raffreddamento è sempre più richiesto negli edifici, soprattutto quando il clima diventa più caldo", ha affermato Al-Hassawi, assistente professore alla Scuola di progettazione e costruzione della WSU, in un comunicato stampa. “Potrebbero essere inclusi sistemi meccanici, ma come possiamo cominciare a raffreddare gli edifici, prima di fare affidamento sui sistemi meccanici?”

I ricercatori non utilizzano elettricità ma sistemi passivi che utilizzano torri eoliche per l’evaporazione dell’acqua per raffreddare le temperature.

La camera di prova, che assomiglia molto a un enorme container navale, è alimentata a energia solare con batterie di accumulo e non richiede alcuna alimentazione di rete. La camera può essere riscaldata a una temperatura compresa tra 125 e 130 gradi Fahrenheit (52 e 54 gradi Celsius) nel tentativo di testare l'effetto di raffreddamento del sistema.

Il sistema di raffreddamento passivo downdraft è stato testato nelle condizioni calde e secche di Phoenix, in Arizona.

“Possiamo simulare condizioni estreme”, ha detto Al-Hassawi. “Con modelli su scala più piccola, possiamo anche eseguire test molto più rapidi e ottenere risultati prima di dover attendere la costruzione di prototipi su larga scala”.

È una questione preoccupante. Dei 1.950 milioni di tonnellate di emissioni annuali di anidride carbonica dovute agli AC, 531 milioni di tonnellate provengono dall’energia spesa per controllare la temperatura e 599 milioni di tonnellate dalla rimozione dell’umidità.

“Con l'aumento della popolazione globale nei prossimi anni si realizzeranno molte nuove costruzioni, e molte di queste avverranno nei paesi in via di sviluppo”, ha detto Al-Hassawi.

“Quindi, se costruiamo come abbiamo sempre fatto e continuiamo a fare affidamento su sistemi meccanici per soddisfare le esigenze di raffreddamento, questo sarà un problema. Ci sarà bisogno di molta più aria condizionata, soprattutto con l’aumento della popolazione nelle regioni più calde del mondo”, ha aggiunto.

I sistemi di raffreddamento passivo risalgono al 2500 a.C. circa nell'antico Egitto. La strategia utilizzata per il raffreddamento prevede la cattura delle brezze mediante torri eoliche. Nelle zone calde, l'umidità evapora, raffreddando l'aria. L'aria raffreddata diventa pesante e affonda per gravità nello spazio abitativo sottostante.

"Si tratta di una tecnologia più vecchia, ma c'è stato un tentativo di innovare e utilizzare un mix di tecnologie nuove ed esistenti per migliorare le prestazioni e la capacità di raffreddamento di questi sistemi", ha affermato. "Ecco perché una ricerca come questa sarebbe davvero di aiuto", ha detto. “Come possiamo affrontare la progettazione edilizia, far rivivere alcune di queste strategie più antiche e includerle nella costruzione edilizia contemporanea? La camera di prova diventa una piattaforma per farlo”.

I ricercatori sperano che, man mano che la Terra continua a diventare più calda, gli AC verranno sostituiti da questi progetti di sistemi passivi.

Lo studio è stato pubblicato su Energie.

Estratto dello studio:

Si prevede che la domanda di energia per il raffreddamento meccanico attivo degli ambienti raddoppierà entro il 2050. Una più ampia adozione di sistemi di raffreddamento passivo può contribuire a ridurre la domanda. Tuttavia, la familiarità con questi sistemi rimane bassa e l’innovazione nel settore è limitata a causa della mancanza di metodi di valutazione delle prestazioni accessibili ed economicamente vantaggiosi. Questo documento descrive la progettazione, la costruzione e la messa in servizio di una camera per test ambientali economica e autonoma. La nuova camera replica una serie di condizioni esterne comuni nelle regioni calde e secche, rendendo possibile testare tutto l’anno prototipi in scala ridotta. Vengono riportati i dati dei test di calibrazione, che non mostrano differenze significative nell'efficienza evaporativa quando un prototipo in scala ridotta testato nella camera viene confrontato con i set di dati di precedenti test su scala reale. L'analisi dei risultati utilizzando un test t a due code per campione indipendente con un intervallo di confidenza del 95% ha rilevato un valore p di 0,75. Sebbene le velocità misurate dell'aria in uscita per i prototipi in scala ridotta e in scala reale differissero in una certa misura (errore quadratico medio di 0,45 m/s), i risultati sono stati comunque ritenuti comparabili a causa degli errori introdotti dal rapido cambiamento nella velocità e nella direzione del vento a pieno regime. scala. Le future modifiche alla camera correggeranno i disallineamenti tra i dati raccolti dalle due scale e impediranno gli aumenti osservati nei livelli di umidità relativa della camera durante i test.