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Refrigeración Radiativa: La tecnología solar como solución para el enfriamiento sostenible.

La intromisión de una mentalidad de diseño más consciente ha hecho que la influencia de las energías renovables incrementen su presencia en nuestra sociedad, pues, su aplicación progresiva en los proyectos, han otorgado mayor conciencia verde a nuestros entornos.





El dominio y manejo de las temperaturas, en edificios de altura, es una problemática con que se debe lidiar en nuestros días, cuando hablamos de medio ambiente, pareciera que los edificios construidos con cristal en sus fachadas suplen una de las cuestiones, pues, absorben toda la energía del sol debido a su exposición, lo que provoca un alza de temperatura, y por consiguiente, es una buena noticia para la calefacción natural de los espacios. Pero a su vez, nos devuelve otro problema, ésta abundancia de energía calórica también dificulta las acciones para el enfriamiento de los mismos.


La industria de la construcción en las ciudades urbanas, debe considerar hoy, y en su futuro, la exploración de soluciones, y la creación de sistemas productores de energía sostenible. En este marco, compartiremos la experiencia de tres universidades, que a través de sus equipos de investigación, han diseñado, y desarrollado prototipos de artefactos como una alternativa que busca aportar a la solución de esta problemática.

El camino escogido es un sistema llamado refrigeración radiativa, en otras palabras, un sistema pasivo de enfriamiento capaz de captar, almacenar y distribuir el “frío”, sin suministro de energía convencional, esto es, sin la utilización de dispositivos electromecánicos de alto consumo energético.

Casos e investigaciones que compartimos con ustedes a continuación.



“La refrigeración radiativa, es un sistema pasivo de enfriamiento capaz de captar, almacenar y distribuir el “frío”, sin suministro de energía convencional.”


Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah, Junto a la Universidad de Wisconsin-Madison.


Como respuesta a esta necesidad, un grupo de ingenieros ha desarrollado una alternativa inicial que podría ayudar al enfriamiento de los espacios en los edificios, sin costo de electricidad.

La alternativa, como mencionamos anteriormente, es la refrigeración radiativa, estrategia de enfriamiento que busca reducir hasta el limite el consumo de energía. Su aplicación consiste en almacenar la energía calórica irradiada por los edificios, lo que contribuye a la reducción del gasto energético que requieren hoy tanto los convertidores, como equipos de aire acondicionado.



Consumo Cero de Electricidad.

Un proyecto que nace fruto de la colaboración entre la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah, y la Universidad de Wisconsin-Madison, quienes desarrollaron una estructura recubierta de una fina película de polímero de aluminio. Esta materialidad permite al sistema absorber la energía calórica del aire, y retenerlo en el interior del contenedor, consiguiendo así transmitir la energía refrigerante.

Se trata de una energía sostenible que tiene la capacidad de funcionar también durante la noche, en óptimas condiciones atmosféricas, sin embrago, es esencial lograr una reserva energética eficiente, durante el día, para cuando la demanda de enfriamiento alcance su necesidad más alta.



Reducción de hasta 6 grados de temperatura durante el día.

Luego de realizar las primeras pruebas, los resultados fueron los siguientes. Éstos mostraron que el dispositivo fue capaz de reducir hasta 6 grados la temperatura de un espacio pequeño y cerrado, durante el día. Por la noche, logró un incremento de temperatura de 11 grados.

Para poder lograr el objetivo proyectado y deseado, será necesario instalar numerosos dispositivos, los cuales serían instalados sobre la techumbre del edificio. Entonces, la cubierta de aluminio cumpliría la función de reflejar la luz solar para que evite que impacte directamente en el techo, y así se introduzca el calor.


Si quieres ahondar en esta investigación, puedes revisar el artículo publicado en la revista Nature Sustentability.





Universidad de Búfalo.

Refrigeración radiativa y calefacción solar en un sólo sistema, sin necesidad de electricidad.

En la misma línea, un grupo de investigadores de la Universidad de Búfalo han participado en el desarrollo de un prototipo de un dispositivo de naturaleza híbrida, que no sólo puede enfriar edificios de forma drástica sin usar electricidad, sino que también puede almacenar la energía solar para otros usos como calentar agua.

Los sistemas de refrigeración en general, como lo son los dispositivos de aire acondicionado, son sistemas que absorben el mayor consumo de electricidad, por lo que encontrar opciones de enfriar de forma pasiva los edificios, es cada día más indispensable, si nuestro objetivo es reducir nuestras emisiones.

Diseñados de muchas formas, en distintas materialidades a lo largo de los años, los sistemas de refrigeración radiativa, como ya sabemos, absorben el calor del interior de un espacio, y lo emiten o devuelven en ondas infrarrojas en dirección al cielo. En esas longitudes de onda, la atmósfera terrestre es “invisible” a la radiación, es decir, que no hay impedimento para que el calor salga directamente al frío del espacio.

Estos dispositivos usan en su composición, o son fabricados con paneles de materiales que pueden absorber y emitir el calor. La forma lógica, y usual de orientar a través de los años estos paneles, es tener una cara apuntando hacia el cielo, como lo hace un panel solar, pero el equipo de la Universidad de Búfalo afirma que ese no es el método, ni la manera más eficiente de hacerlo. Los paneles emiten energía calórica por ambos lados, por lo que en esa posición parte del calor adquirido también se emite hacia el suelo del espacio habitable.

En su nuevo diseño, los investigadores de Buffalo cambiaron la posición del emisor térmico para que la energía calórica pudiera ser absorbida por ambos lados y emitida al espacio. Para ello, colocaron el emisor térmico en posición vertical, entre un par de espejos dispuestos en diagonal, o en forma de V. Estos espejos reflejan las ondas infrarrojas hacia el cielo.







En los experimentos realizados, el equipo demostró que el dispositivo era capaz de reducir la temperatura del interior de un espacio de prueba en más de 12 °C bajo la luz solar directa, y en más de 14 °C en una prueba nocturna simulada.

Los espejos están fabricados con 10 finas capas de plata y dióxido de silicio, están diseñados para ser selectivos en el tratamiento de las diferentes longitudes de onda. Éstos reflejan las ondas del infrarrojo medio del emisor, y absorben las ondas visibles y del infrarrojo cercano de la luz solar. Esto evita que el calor del Sol anule el efecto de enfriamiento, mejorando la eficiencia.

Además, el calor o energía calórica absorbida por los espejos puede aprovecharse de otras maneras, en esta prueba, el equipo la usó para calentar agua a 60 °C.




La mayoría de los sistemas de refrigeración radiativa dispersan la energía solar, lo que limita la capacidad de refrigeración del sistema. Incluso con una selección espectral perfecta, el límite superior de la potencia de refrigeración con una temperatura ambiente de 25 °C es de unos 160 vatios por metro cuadrado. En cambio, la energía solar de unos 1.000 vatios por metro cuadrado sobre esos sistemas simplemente se desperdiciaba".

Qiaoqiang Gan, Autor del estudio.




Los investigadores afirman que el dispositivo podría ayudar a reducir los costos y la carga medioambiental de la refrigeración en espacios y edificios, la que sigue siendo uno de los sistemas más consumidores de energía.

Ahora el equipo de la Universidad de Búfalo, se centrará en ampliar el dispositivo al tamaño de un tejado de un edificio completo, pues, el modelo experimental sólo medía 70 cm2.


Si quieres saber mas en detalle sobre este estudio, ésta investigación está publicada en la revista Cell Reports Physical Science.


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