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El panel de yeso 'derretido' mantiene las habitaciones frescas
Los materiales de construcción que absorben el calor durante el día y lo liberan por la noche, eliminando la necesidad de aire acondicionado en algunos climas, pronto estarán en el mercado de los Estados Unidos. La empresa de Carolina del Norte Yeso Nacional está probando láminas de yeso, los paneles de yeso que forman las paredes en la mayoría de los edificios nuevos, que contienen cápsulas que absorben el calor para enfriar pasivamente un edificio. Las cápsulas, fabricadas por un gigante químico. BASF , se pueden incorporar a una variedad de materiales de construcción y ya se encuentran en algunos productos en Europa.
Asesinos de CA: Estas microcápsulas acrílicas están rellenas de una cera de parafina que puede absorber el calor de los edificios.
Los materiales de cambio de fase dentro de las cápsulas de BASF mantienen una habitación fresca de la misma manera que los cubitos de hielo enfrían una bebida: absorbiendo el calor a medida que se derriten. Cada cápsula de polímero contiene ceras de parafina que se derriten aproximadamente a temperatura ambiente, lo que les permite mantener la temperatura de una habitación constante durante todo el día. Las ceras funcionan mejor en climas que se enfrían por la noche, lo que permite que los materiales dentro de las cápsulas se solidifiquen y liberen el calor que han almacenado durante el día.
En algunos climas del sur de Europa, por ejemplo, los materiales absorben suficiente calor durante el día para ahorrar el 20 por ciento de la electricidad necesaria para el aire acondicionado. En el norte de Europa, donde las temperaturas nocturnas son más frías, es posible que un edificio que incorpore los materiales no necesite un acondicionador de aire, dice Peter Schossig, ingeniero del Instituto Fraunhofer en Múnich, Alemania, cuyo grupo de investigación trabajó con BASF para desarrollar las cápsulas.
El trabajo es parte de un impulso en la industria de la construcción hacia materiales de construcción más ecológicos que ayuden a mantener temperaturas agradables sin usar electricidad. Según la Administración de Información Energética de EE. UU., Los edificios consumen más del 70 por ciento de la electricidad generada en Estados Unidos, y alrededor del 8 por ciento de esa electricidad se usa para aire acondicionado en hogares y oficinas. Los materiales de construcción livianos ampliamente utilizados, incluidos los marcos de madera y los paneles de yeso, permiten a los contratistas construir edificios rápidamente, pero no almacenan mucho calor, por lo que las temperaturas en el interior fluctúan a lo largo del día.
Los materiales de cambio de fase ofrecen una forma de agregar masa térmica a los materiales de construcción livianos, dice Leon Glicksman , profesor de tecnología de la construcción e ingeniería mecánica en el MIT. Desde la década de 1950, varias empresas han intentado desarrollar sistemas de refrigeración pasivos que aprovechan los materiales de cambio de fase. Pero tuvieron un éxito limitado porque es difícil incorporar estos nuevos materiales en sustancias de construcción existentes.
BASF fabrica las microcápsulas batiendo rápidamente cera derretida en agua caliente. Dado que la cera y el agua se repelen, la cera forma pequeñas gotas. Cuando los investigadores agregan precursores acrílicos a la mezcla, la repulsión entre la cera y el agua los impulsa a cubrir la superficie de las gotas. Finalmente, agregan un catalizador para formar una capa de polímero acrílico alrededor de la cera. La mezcla húmeda resultante se puede agregar al polvo que se usa para hacer paneles de yeso o secar e incorporar a otros materiales de construcción, incluido el concreto y yesos.
Gigante químico DuPont también fabrica materiales encapsulados de cambio de fase y los ha incorporado a los paneles absorbentes de calor que comercializa en Europa. La estrategia de BASF es un poco diferente: la empresa vende las cápsulas a otras empresas para incorporarlas en una variedad de materiales de construcción, incluidos paneles de techo, bloques de hormigón celular y paneles de yeso. Basado en los precios de la electricidad y las condiciones climáticas alemanas, un estudio realizado por BASF estimó que una casa familiar hecha con yeso que incorpore 360 gramos del material de cambio de fase (a un costo de $ 4,883) ahorraría suficiente electricidad para recuperar el costo en cinco años. .
National Gypsum está trabajando con el Laboratorio Nacional de Energía Renovable y el Consejo Coordinador de Tecnologías Emergentes de California para probar en el campo sus paneles absorbentes de calor, que se comercializarán con el nombre Thermalcore . Los paneles se fabrican mezclando la solución de agua y microcápsulas de BASF con yeso, el mineral utilizado para hacer paneles de yeso. Las parafinas utilizadas por BASF pueden adaptarse para fundirse a diferentes temperaturas; los de los paneles de National Gypsum se licuan a 22,8 ºC (alrededor de 73 ºF). Según la empresa, los paneles pueden almacenar 22 unidades térmicas británicas por pie cuadrado.
National Gypsum tardará al menos un año en probar el rendimiento de los paneles durante las cuatro temporadas antes de comercializarlos. Un portavoz dice que la compañía puede reformular los paneles para incluir más o menos cápsulas, dependiendo de cómo se comporten en el clima del oeste de Estados Unidos. Los datos de las pruebas de campo también se utilizarán para modelar cuánto ayudan los paneles a reducir el consumo de energía.
Hasta ahora, las cápsulas absorbentes de calor solo se han probado en sistemas pasivos. Pero también podrían usarse en sistemas activos en climas más cálidos, dice Glicksman del MIT. En los edificios comerciales, puede hacer funcionar el aire acondicionado por la noche cuando la electricidad es más barata y usar los materiales de cambio de fase para mantener temperaturas más bajas durante el día, dice. Schossig dice que su grupo de investigación y BASF están recopilando datos de sistemas activos experimentales.