O revestimento inteligente do telhado reflete o calor no verão e o retém no inverno

Os engenheiros do Berkeley Lab desenvolveram um revestimento de telhado que pode manter um edifício mais quente ou mais frio, dependendo do clima. Quando está quente, o material reflete a luz do sol e o calor, mas esse resfriamento radiativo desliga automaticamente no inverno, reduzindo o uso de energia para aquecimento e resfriamento.

Os sistemas de resfriamento radiativo funcionam extraindo radiação térmica (ou seja, calor) de um edifício e, em seguida, emitindo-a para o céu. Como a atmosfera é transparente a esses comprimentos de onda, o calor escapa diretamente para o espaço. Outras versões usam superfícies reflexivas como tintas superbrancas para repelir a luz do sol e o calor, mantendo o edifício mais frio.

Mas, embora esses sistemas possam funcionar bem para manter sua casa fresca no verão, eles também a mantêm fresca no inverno. Portanto, para o novo estudo, a equipe desenvolveu um revestimento que pode mudar automaticamente para reter o calor quando o mercúrio cai. Eles chamam o material de revestimento radiativo adaptável à temperatura (TARC).

A chave para a tecnologia é um estranho composto chamado dióxido de vanádio (VO2). Em 2017, a equipe descobriu uma propriedade incomum do VO2 – quando atinge 67 °C (153 °F), o material conduz eletricidade, mas não calor, em aparente violação da física conhecida.

Agora, a equipe colocou essa peculiaridade para funcionar. A ideia é que, quando o clima esquenta, o material absorva e emita luz infravermelha térmica e, assim, o afaste do prédio. Mas quando o tempo está frio, o material é transparente ao calor, permitindo que ele passe direto do Sol para o prédio.

A equipe testou o dispositivo usando remendos de película fina de TARC de 2 cm2 (0,8 pol.2) e os comparou com amostras de materiais de telhados brancos e escuros comerciais. Os dispositivos sem fio mediram as mudanças na luz solar direta e na temperatura.

E com certeza, o TARC funcionou surpreendentemente bem. De acordo com as medições, o TARC refletia cerca de 75% da luz solar, independentemente do clima, mas quando a temperatura ambiente estava acima de 30 °C (86 °F), ele emitia até 90% de seu calor para o céu. Quando o tempo esfriou para menos de 15 °C (59 °F), o TARC emitiu apenas 20% de seu calor.

Usando os dados coletados, a equipe simulou como o TARC funcionaria durante todo o ano em 15 zonas climáticas diferentes nos EUA continentais e estimou que uma família americana média poderia economizar até 10% de sua conta de eletricidade usando o TARC.

Os pesquisadores dizem que o TARC também pode ser adaptado como material regulador de temperatura para carros, eletrônicos, satélites e até tecidos para tendas ou roupas. Curiosamente, uma equipe independente acaba de anunciar um revestimento semelhante para vidros e janelas, usando nanopartículas de dióxido de vanádio como um de seus ingredientes ativos.

Em seguida, a equipe planeja realizar experimentos usando protótipos TARC maiores, para testar o quão prático pode ser como revestimento de telhado.

A pesquisa foi publicada na revista Science.

Fonte: Berkeley Lab