Ученые создали цементную плитку, охлаждающую здания без электричества

Решение вдохновлено природой

Сотрудники Пенсильванского университета разработали инновационную цементную плитку, способную охлаждать здания без кондиционеров и вентиляторов. Идею инженеры подсмотрели у природы, изучив механизм регулирования температуры африканских слонов.

Как работает технология

Африканские слоны сохраняют прохладу благодаря сети трещин на коже, удерживающих воду и постепенно испаряющих её. Ученые Пенсильванского университета и Сиракузского университета создали похожую структуру в строительном материале.

Материал состоит из портландцемента и диатомовой земли — пористой породы из окаменевших водорослей. При контролируемой сушке плитка формирует сеть заранее рассчитанных трещин, выступающих в роли микроканалов для распределения влаги по поверхности.

«В традиционном строительстве трещины сигнализируют о слабости материала. Но благодаря инженерным решениям мы создали сети крошечных каналов, которые действуют как капилляры, притягивая воду к поверхности», — объясняет Шу Ян, специалист по материаловедению из Пенсильванского университета.

Результаты испытаний

Во время экспериментов под воздействием инфракрасного нагрева и периодического полива температура под новыми плитками оставалась на уровне 32 °C. Для сравнения, обычная штукатурка нагревалась до 52 °C, а потрескавшаяся коммерческая штукатурка — до 42 °C.

Технология позволяет снизить температуру фасадов на 6–11 °C по сравнению с обычными покрытиями. Вода впитывается в материал за миллисекунды и удерживается внутри до 20 часов, постепенно испаряясь и охлаждая поверхность.

Перспективы применения

Профессор Дорит Авив из Института Вейцмана отмечает, что такой пассивный фасад может значительно снизить энергопотребление зданий. По оценкам ученых, здания потребляют около 40% первичной энергии, большая часть которой уходит на системы отопления и охлаждения.

Авторы планируют автоматизировать циклы полива плитки на основе прогнозов погоды, чтобы подавать ровно столько воды, сколько необходимо для максимального охлаждения при минимальном расходе ресурсов. Разработчики намерены провести испытания на реальных фасадах зданий.