¿Alternativa al aire acondicionado? Los científicos prueban tecnología antigua para enfriar una habitación

WSU

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El enfriamiento es importante. Especialmente en climas secos y húmedos. Pero los acondicionadores de aire de nuestros hogares, oficinas y automóviles son responsables de aproximadamente 1.950 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono al año, o el equivalente al 3,94% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.

Para encontrar una solución sostenible y una alternativa a los aires acondicionados, los investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU) están experimentando con una cámara de 60 pies cuadrados para probar métodos de enfriamiento antiguos.

"La refrigeración es cada vez más demandada en los edificios, especialmente a medida que el clima se vuelve más cálido", dijo Al-Hassawi, profesor asistente en la Escuela de Diseño y Construcción de WSU, en un comunicado de prensa. "Es posible que se incluyan sistemas mecánicos, pero, para empezar, ¿cómo podemos enfriar los edificios, antes de depender de los sistemas mecánicos?"

Los investigadores no utilizan electricidad, sino sistemas pasivos que utilizan torres eólicas para evaporar el agua y enfriar las temperaturas.

La cámara de pruebas, que se parece mucho a un enorme contenedor de barco, funciona con energía solar y una batería y no requiere alimentación de red. La cámara se puede calentar a una temperatura entre 125 y 130 grados Fahrenheit (52 y 54 grados Celsius) en un intento por probar el efecto de enfriamiento del sistema.

El sistema de enfriamiento pasivo de corriente descendente ha sido probado en las condiciones cálidas y secas de Phoenix, Arizona.

"Podemos simular condiciones extremas", dijo Al-Hassawi. "Con modelos de menor escala, también podemos realizar pruebas mucho más rápidas y obtener resultados antes que tener que esperar a la construcción de prototipos a gran escala".

Es un tema preocupante. De la cifra de 1.950 millones de toneladas de emisiones anuales de dióxido de carbono debidas a los aire acondicionado, 531 millones de toneladas provienen de la energía gastada para controlar la temperatura y 599 millones de toneladas de la eliminación de la humedad.

"En los próximos años se realizarán muchas nuevas construcciones debido al aumento de la población mundial, y muchas de ellas se realizarán en el mundo en desarrollo", dijo Al-Hassawi.

“Entonces, si construimos como lo hemos estado haciendo y seguimos dependiendo de sistemas mecánicos para satisfacer las demandas de refrigeración, eso será un problema. Se necesitará mucho más aire acondicionado, especialmente con el aumento de la población en las regiones más cálidas del mundo”, añadió.

Los sistemas de refrigeración pasivos se remontan aproximadamente al año 2500 a. C. en el antiguo Egipto. La estrategia utilizada para el enfriamiento pasa por capturar la brisa mediante torres eólicas. En zonas cálidas, la humedad se evapora, lo que a su vez enfría el aire. El aire enfriado se vuelve pesado y se hunde por gravedad en un espacio habitable debajo.

"Es una tecnología más antigua, pero ha habido un intento de innovar y utilizar una combinación de tecnologías nuevas y existentes para mejorar el rendimiento y la capacidad de enfriamiento de estos sistemas", dijo. "Es por eso que una investigación como ésta sería de gran ayuda", afirmó. “¿Cómo podemos abordar el diseño de edificios, revivir algunas de estas estrategias más antiguas e incluirlas en la construcción de edificios contemporáneos? La cámara de pruebas se convierte en una plataforma para hacer esto”.

Los investigadores esperan que a medida que la Tierra siga calentándose, los sistemas de aire acondicionado serán reemplazados por estos diseños de sistemas pasivos.

El estudio fue publicado en Energías.

Resumen del estudio:

Se prevé que la demanda de energía para la refrigeración mecánica activa de espacios se duplique para 2050. Una adopción más amplia de sistemas de refrigeración pasiva puede ayudar a reducir la demanda. Sin embargo, la familiaridad con estos sistemas sigue siendo baja y la innovación en el campo se ve limitada debido a la falta de métodos de evaluación del desempeño accesibles y rentables. Este artículo informa sobre el diseño, la construcción y la puesta en servicio de una cámara de pruebas ambientales autónoma y asequible. La novedosa cámara reproduce una variedad de condiciones exteriores comunes en regiones cálidas y secas, lo que hace posible realizar pruebas durante todo el año de prototipos a escala reducida. Se informan los datos de las pruebas de calibración, que no muestran diferencias significativas en la eficiencia de la evaporación cuando se compara un prototipo a escala reducida probado en la cámara con conjuntos de datos de pruebas anteriores a gran escala. Al analizar los resultados utilizando una prueba t de dos colas para muestras independientes con un intervalo de confianza del 95%, se encontró un valor de p de 0,75. Si bien las velocidades de salida del aire medidas para los prototipos a escala reducida y a escala real diferían hasta cierto punto (error cuadrático medio de 0,45 m/s), los resultados se consideraron comparables debido a los errores introducidos por el rápido cambio en las velocidades y direcciones del viento a máxima velocidad. escala. Las modificaciones futuras de la cámara corregirán las desalineaciones entre los datos recopilados de las dos escalas y evitarán los aumentos observados en los niveles de humedad relativa de la cámara durante las pruebas.