Υπό το φως της ανόδου της ανόδου της θερμοκρασίας και των πιο συχνών καύσωνα, το Ινστιτούτο Αρχιτεκτονικής και Μέσων Ενημέρωσης στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Graz (TU Graz) παρουσιάζει μια ενεργειακά αποδοτική λύση στα αστικά νησιά θερμότητας: 3D-εκτυπωμένους κύβους από εξαιρετικά πορώδη κεραμικά, συνδυάζοντας γνώση αιώνων για παθητική ψύξη με υπερσύγχρονη κατασκευή προσθέτων. Οι κεραμικοί κύβοι είναι κατάλληλοι για ψύξη τόσο των εσωτερικών χώρων όσο και του ατμοσφαιρικού αέρα έξω.
Οι κύβοι κάνουν χρήση μιας φυσικής αρχής που είναι ιδιαίτερα γνωστή σε ζεστές και ξηρές περιοχές του κόσμου: την εξάτμιση ψύξη. Όταν το νερό εξατμίζεται, απορροφά τη θερμότητα από το περιβάλλον του και ο αέρας κρυώνει προς τα κάτω. «Αυτό λειτουργεί εδώ και αιώνες, τόσο σε πήλινες κανάτες όσο και σε παραδοσιακούς πύργους ανέμου», εξηγεί η Milena Stavric από το TU Graz. Η βασική τεχνολογική πρόοδος εδώ έγκειται στη χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης, η οποία μας επιτρέπει να παράγουμε εξαιρετικά πολύπλοκες, πορώδεις και λειτουργικά βελτιστοποιημένες γεωμετρίες από πήλινα μείγματα. Αυτές οι ειδικές δομές αποθηκεύουν το νερό ιδιαίτερα αποτελεσματικά και, παρά τον μικρό όγκο τους, δημιουργούν μια τεράστια επιφάνεια εξάτμισης.
Σαφώς αξιοσημείωτη επίδραση ψύξης
ΟΟι κύβοι, με πλευρές περίπου 23 εκατοστών, σχεδιάζονται ψηφιακά και τυπώνονται τρισδιάστατα (3D-printed) από ένα μίγμα κεραμικού πηλού. Τα τυπωμένα αντικείμενα πηλού ψήνονται σε χαμηλές θερμοκρασίες για να επιτευχθεί μια ιδιαίτερα πορώδης υφή. Η ειδικά αναπτυγμένη γεωμετρία ελάχιστης επιφάνειας (TPMS) προσφέρει εξαιρετικά μεγάλη επιφάνεια με τη χρήση ελάχιστου υλικού. Το νερό απορροφάται στον πορώδη κεραμικό πηλό μέσω τριχοειδών δυνάμεων και κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλη τη σύνθετη γεωμετρία του. Αυτό δημιουργεί μια μεγάλη επιφάνεια εξατμίσεων, μέσω της οποίας το νερό εξατμίζεται συνεχώς, απορροφώντας θερμότητα από το περιβάλλον.
Για την περαιτέρω αύξηση της απόδοσης ψύξης, η ομάδα πειραματίζεται με βιο-εμπνευσμένες προσεγγίσεις στο εργαστήριο του ινστιτούτου (Shape Lab). Καλλιέργειες μυκήτων και πριονίδι προστίθενται στον πηλό ως θρεπτικό υπόστρωμα. Ένα μυκήλιο – το νηματοειδές δίκτυο των μυκητιακών ινών – αναπτύσσεται μέσα στο υλικό και σχηματίζει ένα λεπτό πλέγμα. Το μίγμα πηλού-μύκητα τυπώνεται τρισδιάστατα και ψήνεται. Το μυκήλιο των μυκήτων και το πριονίδι καίγονται, αφήνοντας πίσω ένα δίκτυο μικρο- και μακρο-πόρων, μέσω των οποίων το νερό μπορεί να διαχυθεί ιδιαίτερα καλά στο εσωτερικό του κύβου.
Δοκιμή σε εσωτερικό χώρο
Μια δοκιμή πεδίου που πραγματοποιήθηκε σε μια ζεστή σοφίτα στο TU Graz έδειξε σημαντικό αποτέλεσμα. Σε μια ελεγχόμενη πειραματική διάταξη, μετρήθηκε πτώση της θερμοκρασίας σχεδόν κατά επτά βαθμούς Κελσίου στην άμεση περιοχή γύρω από τον γεμάτο με νερό κύβο. «Η επίδραση της ψύξης ήταν αισθητή σε ολόκληρο το δωμάτιο», αναφέρει ο Kristijan Ristoski, ο οποίος εκπόνησε τη διπλωματική του εργασία για την ενσωμάτωση των κύβων και της παροχής νερού στον τοίχο ψύξης.
Πηγή: https://www.tugraz.at/en/news/article/cooling-ceramic-wall
Εικόνα από: https://www.tugraz.at/en/news/article/cooling-ceramic-wall
Πηγή: https://www.tugraz.at/en/news/article/cooling-ceramic-wall
Εικόνα από: https://www.tugraz.at/en/news/article/cooling-ceramic-wall
