Gương tản nhiệt thay thế điều hòa, tiết kiệm điện năng

Các nhà khoa học mới đây đã thiết kế được một loại gương có khả năng phân tán nhiệt mà các tòa nhà hấp thụ từ môi trường bên ngoài trở lại bầu khí quyển và giữ mát cho không gian sống bên trong.

Các nhà nghiên cứu tin rằng chiếc gương này có thể thay thế hệ thống làm mát, cắt giảm lượng năng lượng được dùng để vận hành điều hòa nhiệt độ tại các trung tâm mua sắm và các cơ sở kinh doanh và các trung tâm mua sắm.

Khoảng 15% năng lượng sử dụng trong các tòa nhà ở Mỹ là nhằm phục vụ hệ thống điều hòa không khí, nhưng theo các tính toán của theo những nhà nghiên cứu, trong một số trường hợp, gương hoàn toàn có thể hoàn toàn thay thế được cho nhu cầu giữ mát luôn ở mức cao.

Qua khảo sát thiết bị này trên tầng mái của tòa nhà ở Stanford, California, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, trong khi các bề mặt được sơn màu đen có mức nhiệt độ cao hơn 60^oC so với bề nhiệt độ môi trường dưới ánh sáng mặt trời, thì thiết bị bằng chất liệu thuần nhôm có nhiệt độ cao hơn 40^oC, còn gương thì mát hơn không khí xung quanh 5^o C.

Mô hình gương tản nhiệt trên nóc tòa nhà cao tầng

"Nếu phủ các phần quan trọng của mái bằng tấm gương này, bạn có thể thấy nó tiết kiệm năng lượng tới mức nào. Bạn có thể tiết kiệm một phần đáng kể điện năng sử dụng cho điều hòa nhiệt độ", Shanhui Fan, một chuyên gia trong lĩnh vực quang tử tại Đại học Stanford, người đứng đầu nhóm phát triển loại gương này cho hay. "Trong một số trường hợp, các tính toán cho thấy, bạn hoàn toàn thay thế điều hòa không khí bằng chúng."

Có nhiều nguyên nhân khác nhau khiến cho không khí trong tòa nhà trở nên nóng bức. Nồi hơi, các thiết bị đun nấu giải phóng nhiệt ra môi trường xung quanh. Ở một số quốc gia nhiệt đới, khí nóng tràn vào từ cửa sổ và cửa ra vào. Ánh sáng nhìn thấy được và bức xạ hồng ngoại từ mặt trời cũng là nguyên nhân khiến không khí nóng lên.

Gương Stanford được thiết kế để phản chiếu lại 97% lượng ánh sáng nhìn thấy được hắt vào nó. Quan trọng hơn, nó hoạt động như một bộ tản nhiệt. Khi gương nóng lên, nó giải phóng nhiệt qua một bước sóng cụ thể của tia hồng ngoại, vốn dễ dàng đi xuyên qua khí quyển và ra ngoài không gian.

Việc làm mát đòi hỏi cái mà các kĩ sư gọi là bể nhiệt - nơi chứa toàn bộ lượng nhiệt không mong muốn. Bể nhiệt phải lạnh hơn so với đối tượng cần làm mát. Ví dụ, một xô nước đá sẽ giúp làm lạnh một chai rượu vang Bởi vì nó trở thành nơi chứa nhiệt của rượu.

Tấm gương đặt biệt này được tạo ra từ nhiều lớp vật liệu rất mỏng. Lớp đầu tiên là bạc có khả năng phản chiếu. Trên cùng là các lớp silicon dioxide và hafini oxide xen kẽ. Những lớp này giúp cải thiện khả năng phản chiếu, đồng thời biến thành một gương tản nhiệt. Khi silicon dioxide nóng lên, nó tỏa ra mức nhiệt như ánh sáng hồng ngoại với bước sóng khoảng 10 micromet. Vì không khí rất ít hấp thụ bước sóng này nên nó sẽ đi thẳng tới ngoài không gian. Tổng độ dày của tấm gương này là khoảng 2 micromet.

"Bóng tối lạnh lẽo của vũ trụ có thể được sử dụng như là một nguồn tài nguyên nhiệt động lực học tái tạo, thậm chí trong những khoảng thời gian nóng nhất trong ngày”, các nhà khoa học cho biết. Trong các thử nghiệm, khả năng làm mát của ấm gương này tương đương 40 watt/m² ở nhiệt độ thường.

Theo ông Shanhui Fan cho biết chi phí lắp đặt các tấm gương này là khoảng từ 20- 70 USD/m². Theo tính toán, nó có thể tiết kiệm được trung bình 100 MWh/năm tại một tòa nhà 3 tầng.

Ông Fan cho biết thêm, loại gương này có thể giúp hạ nhiệt các tòa nhà  hoặc bất cứ vật nào, chỉ bằng cho chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Phủ mái nhà bằng loại gương này có thể ngăn sức nóng từ ánh sáng mặt trời nhưng gần như không làm mất nhiệt năng từ trên trong căn nhà. Thêm vào đó, loại gương này nhiều khả năng có thể được sử dụng để làm lạnh nước hoặc một vài chất lỏng khác trước khi chúng được phân phối vào từng bộ phận trong tòa nhà. 

Lê My (Theo Guardian)