Các nhà nghiên cứu Mỹ đã phát minh ra cơ chế điều chỉnh nhiệt thụ động thông qua sử dụng các vật liệu phổ biến để quản lý nhiệt bức xạ theo cách có chọn lọc, cung cấp một phương pháp bền vững để cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng và mang đến cảm giác thoải mái cho người ở trong tòa nhà. Cụ thể ở đây là cơ chế thụ động để làm mát các tòa nhà vào mùa hè và sưởi ấm chúng vào mùa đông.

Thông qua hạn chế dòng nhiệt bức xạ giữa các tòa nhà và môi trường của chúng tại các bước sóng cụ thể, nhóm nghiên cứu đã tạo ra lớp phủ từ các vật liệu thông thường tiết kiệm năng lượng và duy trì mức nhiệt phù hợp, vượt xa những gì lớp ngoài của tòa nhà truyền thống có thể làm.

Kỹ thuật làm mát trước đây và hiện nay

Nhiệt bức xạ được truyền bởi sóng điện từ có ở khắp mọi nơi. Chúng ta cảm nhận được nhiệt bức xạ khi ánh nắng mặt trời làm ấm da hoặc khi một cuộn dây điện làm nóng căn phòng. Điều chỉnh nhiệt độ tòa nhà bằng cách kiểm soát nhiệt bức xạ là thực tế phổ biến. Hầu hết các tòa nhà sử dụng rèm cửa để chặn ánh nắng mặt trời, nhiều mái nhà và tường sơn màu trắng để phản chiếu ánh nắng.

Aaswath Raman, phó giáo sư Khoa học và Kỹ thuật vật liệu tại Đại học California ở Los Angeles (UCLA) cho rằng: “Nếu chúng ta nhìn vào các thành phố lịch sử như Santorini ở Hy Lạp hay Jodhpur ở Ấn Độ, chúng ta thấy rằng việc làm mát các tòa nhà bằng mái và tường phản chiếu ánh nắng mặt trời, đã được áp dụng trong nhiều thế kỷ. Trong những năm gần đây, các lớp phủ mái làm mát phản chiếu ánh nắng mặt trời đã được chú ý nhiều hơn. Tuy nhiên, việc tạo ra tường và cửa sổ làm mát phức tạp hơn, gây nhiều khó khăn”.

Mái nhà thường có tầm nhìn hướng lên bầu trời. Lớp phủ làm mát trên mái phản chiếu ánh nắng mặt trời và tỏa nhiệt bước sóng dài lên bầu trời và cuối cùng vào không gian. Mặt khác, hầu hết các bức tường và cửa sổ đều có tầm nhìn hướng xuống đất và các tòa nhà lân cận. Khi thời tiết nóng bức, tường và cửa sổ được sưởi ấm bởi hơi nóng tỏa ra từ những con phố, vỉa hè và các tòa nhà gần đó. Nghĩa là ngay cả khi các bức tường và cửa sổ tỏa nhiệt lên bầu trời, chúng thậm chí còn bị trái đất làm nóng nhiều hơn. Khi thời tiết lạnh, môi trường trên mặt đất trở nên lạnh hơn, hút nhiệt từ tường và cửa sổ.

Các tác giả cho rằng thông qua phủ lên tường và cửa sổ vật liệu chỉ tỏa nhiệt hoặc hấp thụ nhiệt trong cửa sổ khí quyển, có thể giảm lượng nhiệt thu được từ mặt đất vào mùa hè và thất thoát vào mùa đông, đồng thời duy trì hiệu quả làm mát của bầu trời. Nhóm nghiên cứu tin rằng ý tưởng này là chưa từng có và vượt xa những gì mà mái và tường truyền thống có thể làm được.

Tiềm năng tương lai

Tác động của những phát hiện này rất quan trọng vì hai lý do. Thứ nhất, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng nhiều vật liệu xây dựng phổ biến và giá rẻ tỏa nhiệt ở băng thông hẹp và ngăn chặn nhiệt băng thông rộng. Các vật liệu như polyvinyl fluoride dùng làm vật liệu ốp tường, có thể được điều chỉnh cho phù hợp với mục đích này, thậm chí cả các loại nhựa phổ biến hơn.

Lý do lạc quan thứ hai là tác động tiềm ẩn về năng lượng ở quy mô tòa nhà là rất lớn. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng việc tiết kiệm năng lượng theo mùa bằng cơ chế của họ có thể mang lại lợi ích sánh ngang với việc sơn trắng cho mái nhà tối màu. Điều này có thể hữu ích khi chi phí điều hòa nhiệt độ và tổn thất do nhiệt tiếp tục tăng cao trên toàn thế giới. Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn.

N.P.D (NASATI), theo Scitechdaily, 7/2024