Новая белая краска CCP-30, разработанная международными учеными, обеспечивает защиту зданий от воздействия жары и солнечных лучей в десять раз эффективнее, чем обычные покрытия. Использование этой краски на стенах позволяет сэкономить от 30 до 40 процентов электроэнергии и уменьшить выбросы углекислого газа на 28 процентов.
Приблизительно 20 процентов мирового потребления электроэнергии сегодня приходится на работу систем охлаждения помещений. Рост парниковых выбросов приводит к повышению температуры воздуха в крупных городах по сравнению с пригородами: бетонные и асфальтовые поверхности поглощают солнечную энергию, выделяя ее в виде тепла и не остывая даже в ночное время, а тепло, образующееся от работы двигателей, промышленных установок и систем кондиционирования, только усугубляет эту проблему.
Для предотвращения повышения температуры территорий исследователи разрабатывают методы их пассивного охлаждения. Эти подходы основаны на использовании природных способов отвода тепла, например, конвекции, радиации или теплопроводности, и не предполагают использование вентиляторов или других устройств, потребляющих электроэнергию.
В своей публикации в журнале исследователи из Сингапура, Китая и Саудовской Аравии представили одно из действенных решений Science. Для снижения температуры использовались два метода: радиационное охлаждение, основанное на отражении солнечных лучей и рассеивании тепла, и испарительное охлаждение. Коммерческие краски часто разрабатываются только с учетом первого способа защиты от жары, что является неоптимальным решением для регионов с повышенной влажностью. Водяной пар в таких условиях поглощает солнечное излучение, препятствуя рассеиванию тепла и повышая температуру воздуха вокруг здания.
Система радиационного охлаждения активируется, когда материал ориентирован в сторону неба: тепло, которое поглощается из здания, излучается в космос в виде инфракрасных волн. Эти волны проходят через атмосферу, не задерживаясь в ней, благодаря так называемым «атмосферным окнам прозрачности». Что касается боковых стен зданий? Покрытие из новой краски, нанесенное на материал со всех сторон, впитывает влагу из дождя и атмосферную влагу, а затем медленно испаряет воду, подобно человеческой коже, тем самым снижая нагрев поверхности.
Ненабухающая пористая структура, состоящая из гидросиликата кальция (C-S-H гель), удерживает воду и является ключевым фактором прочности и долговечности цементного камня. Для сохранения влаги и предотвращения растрескивания, в гельцементный состав с нанодобавками также были добавлены полимеры и гигроскопическая соль.
Ученые провели испытания, используя три идентичных домика (размером 50 × 40 × 70 сантиметров), возведенных из промышленных бетонных блоков толщиной 10 сантиметров. Один из домиков был покрыт разработанной учеными краской, второй — коммерческой краской с охлаждающим эффектом, а третий — обычной белой краской. В ходе эксперимента, дом, окрашенный инновационной краской, демонстрировал самую низкую температуру внутри, на 4,5 градуса Цельсия ниже, чем в остальных. Снижение температуры боковой стенки было обеспечено за счет испарительного охлаждения.
Чтобы определить, насколько экономичны покрытия, исследователи нанесли все три варианта на жилые дома из бетона, оснащенные кондиционерами и счетчиками электроэнергии. В ходе трехдневного эксперимента CCP-30 показала снижение энергопотребления на кондиционирование в диапазоне от 30 до 40 процентов по сравнению с другими красками, причем это снижение наблюдалось как в солнечные, так и в дождливые дни, то есть при высокой влажности.
Месячное тестирование также подтвердило экономию до 40 процентов электроэнергии, и такие же результаты были получены учеными спустя два года. В ходе испытаний было установлено, что CCP-30 способен отражать 88-92 процента солнечного света, излучать 95 процентов тепла в виде инфракрасного излучения и выдерживать около 30 процентов своего веса в воде.