Sơn phủ RARE - Giải pháp tiết kiệm năng lượng mái nhà và công trình

20/11/2023

Sơn phủ RARE làm mát mái nhà, mang lại hy vọng là giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hàng triệu ngôi nhà và công trình. Được phát triển bởi nhóm nhà khoa học tài năng từ Trung tâm Nano và Năng lượng, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), sản phẩm này đang thu hút sự chú ý với khả năng giảm nhiệt và tiết kiệm năng lượng độc đáo của mình.

Sơn bức xạ - nhu cầu cấp bách

TS Nguyễn Quốc Hưng, Trung tâm Nano và Năng lượng, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội cho biết, năng lượng dành cho làm mát chiếm đến 30% tổng năng lượng hàng năm, gây tốn kém không nhỏ cho các gia đình, đặc biệt vào mùa hè. Các giải pháp chống nóng hiện nay như dùng chất cách nhiệt tôn, xốp... cho hiệu quả thấp. Sơn chống nóng đã có trên thị trường nhưng chưa phổ biến.

Năm 2014, TS Hưng biết đến công trình của các nhà khoa học ở trường Đại học Stanford (Mỹ) về làm mát bức xạ. Để làm mát, họ chế tạo ra vật liệu bảy lớp màng mỏng xen kẽ nhau với chiết xuất giữa các lớp rất khác nhau. Kết quả dẫn đến hai hiệu ứng: phản xạ nhiệt mặt trời (bước sóng 0.3 tới 3 µm) và bức xạ nhiệt (bước sóng 7-14 µm) rất mạnh.

Tìm hiểu các nghiên cứu trước đó, TS Hưng phát hiện ở vùng bước sóng 7-14 µm không bị hấp thụ bởi khí quyển và đi thẳng ra ngoài Trái đất, dẫn đến làm mát thụ động chính vật liệu này. Anh và các sinh viên trong nhóm nghiên cứu làm theo nhưng thất bại. Để tạo ra bảy lớp màng mỏng, đòi hỏi kỹ thuật rất cao, máy móc rất hiện đại, trong khi điều kiện nghiên cứu của anh khi đó không đáp ứng được.

Năm 2018, TS Hưng đổi hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu làm mát bức xạ sử dụng phương pháp hóa học. Phương pháp này đơn giản hơn, dễ sản xuất đại trà. Dựa trên hai nguyên lý chống nóng phản xạ (Reflection) và làm lạnh bức xạ (Radiation), nhóm nghiên cứu nhanh chóng đạt được các thành công ban đầu và sơn bức xạ nhiệt RARE ra đời.

Sơn RARE - tăng cường 2 cơ chế giảm nhiệt

TS Nguyễn Quốc Hưng chia sẻ, thông thường các bề mặt ngoài trời bị nóng do hấp thụ năng lượng mặt trời. Khi phủ lên bề mặt, sơn RARE phản xạ tới 98% năng lượng nên gần như không nhận nhiệt từ mặt trời. Với cơ chế làm lạnh bức xạ, do bức xạ trong vùng trong suốt của không khí, sơn RARE không làm nóng môi trường, dẫn đến giảm nhiệt mạnh. Kết hợp hai nguyên lý này giúp các bề mặt ngoài trời gần như không bị nóng lên, luôn có nhiệt độ xấp xỉ như trong bóng râm, bất kể trời nắng như thế nào.

"Trong những trưa hè nóng nực, lớp phủ RARE có thể khiến bề mặt chúng bảo vệ giảm tới 40 độ C, làm giảm nhiệt độ phòng và tiết kiệm hơn 30% chi phí điều hòa. Ban đêm, khi không nhận nhiệt từ mặt trời, lớp phủ RARE có thể tán nhiệt thụ động khiến cho không gian bên trong mát hơn 3-5 độ C so với bên ngoài." - TS. Nguyễn Quốc Hưng thông tin thêm.

Để thử độ bền của tính năng làm mát, nhóm nghiên cứu đã đưa sơn vào máy gia tốc điều kiện môi trường. Kết quả cho thấy sơn không bị suy giảm khả năng làm mát theo thời gian, độ bền của sơn trên mười năm. Tuy nhiên lớp phủ ngoài của sơn vẫn bị bám bẩn theo thời gian dù trong sơn có cả cơ chế tự làm sạch và chống bẩn. Do vậy để đảm bảo công suất thì bề mặt sơn phủ cần được làm sạch hàng năm.

Mô hình nhà thép diện tích 2x2 m2 được phủ sơn do nhóm nghiên cứu, sản xuất luôn giữ được nhiệt độ như không khí dưới bóng râm, kể cả giữa trưa. (Ảnh: Tap chí Kha học và Công nghệ Việt Nam)

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm dùng sơn phủ cho nhà thép có kích thước 2x2 m², đóng kín, không đối lưu không khí, trần cao 2 m, trong điều kiện nắng nóng. Thiết kế này được cho là bất lợi trong việc làm mát không gian. Tuy nhiên kết quả cho thấy, nhiệt độ trong nhà luôn bằng hoặc nhỏ hơn nhiệt độ môi trường.

Sẵn sàng tiếp cận thị trường

TS. Hưng cũng là người đồng sáng lập công ty spin-off đưa sản phẩm ra thị trường. TS. Hưng cho biết, "sơn làm mát RARE đã sẵn sàng sử dụng thương mại ở Việt Nam. Chúng tôi đã có năng lực sản xuất công nghiệp với quy mô 1 tấn/mẻ và dễ dàng nâng cấp. Từ đầu năm đến nay, mạng lưới phân phối Sơn RARE tại miền Bắc đã được mở rộng với các đại lý ở Bắc Giang, Thái Nguyên, Hưng Yên... Hiện chúng tôi cũng thiết lập được các hướng dẫn tiêu chuẩn, giúp một thợ phun sơn trung bình cũng có thể thi công 1.000 m²/ngày mà không cần đào tạo chuyên sâu."

Sơn bức xạ RARE được thi công tại một biệt thự ở Hà Nội (ảnh trái) và mái tôn che bể nước cho một nhà dân sinh (ảnh phải) vào tháng 7/2022 bằng súng phun bả công nghiệp cho hiệu quả giảm nhiệt rõ rệt. (Ảnh: Tap chí Kha học và Công nghệ Việt Nam)

Ông Lê Tiến Cường (Khu đô thị Nam Cường, Cổ Nhuế 1, Bắc Từ Liêm, Hà Nội) cho biết, gia đình ông đã sử dụng thử nghiệm sơn RARE cho ngôi nhà hơn 100 m vào tháng 7/2021. Sau khi sơn phủ lên mái tôn của sân thượng, nhiệt độ các phòng tầng trên cùng giảm hẳn khoảng 30-40% vào những ngày nắng nóng. Cảm nhận rõ nhất là nhiệt độ trong phòng mát, dễ chịu dưới trời nắng 38 độ C.

Hiện nay, toàn cầu đang chứng kiến các đợt nắng nóng kỷ lục, và vấn đề về nhiệt độ cao đang gây ra nhiều tác động bất lợi cho sức khỏe và năng suất lao động của con người. Các chủ sở hữu tòa nhà, văn phòng, trung tâm mua sắm đang phải đối mặt với mức chi phí ngày càng tăng để làm mát các công trình. Mặc dù có nhiều cách để giải quyết vấn đề này như sử dụng điều hòa không khí và quạt điện, nhưng một lớp sơn phủ có thể duy trì hàng chục năm là một trong những biện pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Có thể nói sơn phủ RARE đang là một sản phẩm đầy tiềm năng và hứa hẹn trong việc giải quyết vấn đề nhiệt độ tăng cao trên toàn cầu và giúp tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả.

Hương Linh