Международная группа учёных разработала и провела испытания белой краски CCP-30, которая может защищать строения от жары и солнечных лучей в десять раз эффективнее обычных красок. Также её нанесение на поверхности стен приводит к экономии электроэнергии на 30-40 процентов и сокращает углеродный след на 28 процентов.
Сегодня системы охлаждения зданий потребляют около 20% мировой электроэнергии. С ростом парниковых выбросов температура воздуха в городах становится выше, чем за их пределами: бетон и асфальт поглощают солнечное тепло, отдают его в виде тепла и не остывают даже ночью, а отработанное тепло от двигателей машин, промышленных установок и кондиционеров только усугубляет ситуацию.
Для прекращения разогрева территорий ученые разрабатывают методы их пассивного охлаждения. Такие решения основываются на природных процессах рассеивания тепла, например, конвекции, радиации и теплопроводности, и не нуждаются в использовании вентиляторов или других энергозатратных устройств.
Исследователи из Сингапура, Китая и Саудовской Аравии выдвинули эффективный подход в своей публикации для журнала. ScienceРадиационный метод охлаждения (отражение солнечных лучей и излучение тепла в окружающую среду) и охлаждение за счет испарения воды были объединены. Коммерческие краски обычно рассчитывают только на первый способ защиты от жары, что неэффективно в регионах с высокой влажностью. Там водяной пар поглощает излучение, удерживая тепло у поверхности земли, что повышает температуру воздуха на прилегающей к зданию территории.
Кроме того, система радиационного охлаждения действует, если материал обращен к небу: тепло, поглощаемое из здания, излучается в инфракрасных волнах в космос. Волны проходят через атмосферу и не поглощаются, составляя «атмосферные окна прозрачности». Но как же быть с боковыми стенами зданий? Покрытие из новой краски, нанесенное на материал со всех сторон, впитывает жидкость из дождя и атмосферной влаги, после чего медленно испаряет воду, подобно человеческой коже, уменьшая тем самым нагрев поверхности.
Ненабухающая пористая структура, состоящая из гидросиликата кальция (C-S-H гель), способствует удержанию воды. Это основа прочности и долговечности цементного камня. Разработчики включили в гельцементный состав с нанодобавками полимеры и гигроскопическую соль для сохранения влаги и предотвращения растрескивания.
Ученые провели эксперимент с тремя одинаковыми домиками размером 50 × 40 × 70 сантиметров, построенными из бетонных блоков толщиной 10 сантиметров. Один дом окрасили инновационной краской, второй — коммерческой с эффектом охлаждения, а третий — обычным белым составом. В ходе эксперимента первый дом сохранял самую низкую температуру внутри помещения, оставаясь более чем на 4,5 градуса Цельсия холоднее остальных. Более низкая температура боковой стенки достигалась за счет испарительного охлаждения.
Исследователи оценили энергосберегающие свойства покрытий, нанесение которых произвели на жилые дома из бетона с кондиционерами и счетчиками электроэнергии. Три дня эксперимента показали, что CCP-30 экономила энергию на кондиционирование от 30 до 40 процентов по сравнению с другими красками в солнечную и дождливую погоду, то есть при высокой влажности.
Тестирование в течение месяца подтвердило экономию до 40% электроэнергии краской, такие же результаты ученые получили спустя два года. Испытания также показали возможность отражения 88-92% солнечного света CCP-30, излучения 95% тепла в виде инфракрасного излучения и удержания около 30% своего веса в воде.
