Queste umidità

Jul 29, 2023

Gli essiccanti che estraggono l’acqua dall’aria potrebbero aiutare a raffreddare gli edifici in modo più efficiente

Una sorprendente serie di materiali potrebbe presto aiutare a realizzare condizionatori più efficienti che non sovraccaricano la rete elettrica nelle giornate più calde.

Mentre il caldo estremo continua a frantumare record in tutto il mondo, si prevede che la domanda di elettricità per l’aria condizionata triplicherà nei prossimi decenni: un aumento di circa 4.000 terawattora tra il 2016 e il 2050, secondo l’Agenzia internazionale per l’energia, o più o meno la stessa cifra. domanda di elettricità come l’intera rete elettrica statunitense nel 2022.

Ecco perché la corsa alla costruzione di condizionatori più efficienti è diventata sempre più urgente. Mentre alcune aziende si concentrano sul miglioramento dei progetti esistenti, altre stanno cercando sistemi completamente nuovi che utilizzino materiali chiamati essiccanti. Questi sistemi potrebbero raffreddare in modo più efficiente, anche in condizioni di caldo e umidità estremi, riducendo lo stress sulla rete.

Un tipico condizionatore d'aria raffredda gli spazi interni pompando un refrigerante in un ciclo e attraverso scambiatori di calore, assorbendo il calore dall'aria interna e rilasciandolo all'esterno. (Le pompe di calore funzionano allo stesso modo, funzionando nella direzione opposta o in sistemi reversibili che possono sia riscaldare che raffreddare.)

Questo approccio, chiamato compressione del vapore, ha più di 100 anni e il progetto di base non è cambiato molto dalla sua invenzione, afferma Ankit Kalanki, manager del programma di edifici senza emissioni di carbonio presso il Rocky Mountain Institute, un think tank energetico senza scopo di lucro. . Pompare il refrigerante e comprimerlo abbastanza da trasportare il calore all'esterno richiede molta energia, soprattutto quando le temperature sono molto elevate.

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I sistemi di compressione del vapore gestiscono insieme anche l’umidità e il calore, il che rappresenta un altro inconveniente. Mantenere un edificio confortevole ha molto a che fare con il mantenimento di un ambiente a bassa umidità, afferma Kalanki, ma i condizionatori devono raffreddare l’aria per estrarre l’umidità da essa. Senza un sistema specifico per contrastare l’umidità, spiega, gli edifici sono spesso “troppo raffreddati”, il che può aggiungere un enorme carico energetico.

I sistemi che affrontano la deumidificazione e il raffreddamento separatamente potrebbero mantenere le temperature dell’edificio confortevoli con meno energia e consentire una maggiore flessibilità in ambienti diversi. E un numero crescente di startup sta cercando gli essiccanti per raggiungere proprio questo obiettivo.

Gli essiccanti sono materiali che assorbono l'umidità. Le perle di silice contenute in quei piccoli pacchetti che accompagnano borse e scarpe nuove sono un tipo di essiccante, progettato per mantenere asciutti i prodotti mentre vengono spediti in tutto il mondo.

Altri tipi di essiccanti potrebbero essere aggiunti ai progetti esistenti di condizionatori d’aria, assorbendo l’acqua dall’aria e riducendo l’energia necessaria per mantenere le stanze confortevoli. Transaera, una spin-out del MIT fondata nel 2018, sta sviluppando un sistema ibrido che utilizza un tipo di materiale chiamato strutture metalliche organiche. Secondo Sorin Grama, CEO di Transaera, l'aggiunta di questi materiali ai condizionatori d'aria basati sulla compressione del vapore potrebbe consentire al sistema dell'azienda di utilizzare il 35% in meno di energia rispetto ai modelli medi.

Ma altre aziende stanno cercando di utilizzare essiccanti nei sistemi di raffreddamento che sostituirebbero del tutto i tradizionali condizionatori d’aria. La startup Blue Frontier con sede in Florida, ad esempio, utilizza essiccanti liquidi per costruire sistemi di raffreddamento. L'ingrediente chiave è diverso dalle perle di silice contenute negli imballaggi delle scarpe, ma il paragone è comune: "Ne ricaviamo molto", afferma Matt Tilghman, cofondatore e responsabile della tecnologia dell'azienda.

Invece di piccole perle di silice, la tecnologia di raffreddamento di Blue Frontier si basa su una soluzione salina così concentrata da poter assorbire l'umidità dall'aria.

Ecco come funziona il sistema di raffreddamento di Blue Frontier: in primo luogo, un flusso d'aria passa attraverso un canale e sopra un sottile strato di essiccante, che estrae l'umidità dall'aria. Successivamente, l’aria ormai secca passa attraverso una fase di raffreddamento evaporativo, che abbassa la temperatura dell’aria (praticamente nello stesso modo in cui il sudore raffredda la pelle).