Aria condizionata: questi scienziati hanno inventato il condizionatore che funziona senza gas refrigeranti

L’aria condizionata rappresenta oggi circa un quarto del consumo energetico degli edifici e questa percentuale continua ad aumentare a causa del cambiamento climatico. Oltre al loro elevato dispendio energetico, i climatizzatori tradizionali utilizzano fluidi refrigeranti altamente inquinanti. Tuttavia, una soluzione innovativa potrebbe cambiare radicalmente il settore: l’impiego di materiali elastocalorici per eliminare la necessità dei refrigeranti convenzionali.

L’effetto elastocalorico è un fenomeno termomeccanico che provoca una variazione di temperatura quando un materiale viene sottoposto a una sollecitazione meccanica. In questo contesto, un gruppo di ricercatori dell’Università delle Scienze e Tecnologie di Hong Kong (HKUST) ha recentemente annunciato un’importante innovazione che potrebbe segnare una svolta nel settore della climatizzazione.

Fino a oggi, i tentativi di creare sistemi di climatizzazione basati sull’effetto elastocalorico erano limitati a una scala di potenza inferiore al kilowatt. Il nuovo dispositivo sviluppato dai professori Sun Qingping e Yao Shuhuai dell’HKUST ha superato questo limite, dimostrando la capacità di raffreddare intere stanze grazie alla sua elevata efficienza.

L’innovazione è stata dettagliata in un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Energy, dove il team di ricerca sottolinea come questa tecnologia possa rivoluzionare il settore della climatizzazione e contribuire alla riduzione delle emissioni di carbonio. Questo successo è stato reso possibile grazie ai risultati di uno studio precedente condotto dagli stessi scienziati.

Un’architettura multicellulare per migliorare l’efficienza del raffreddamento

Uno dei principali ostacoli nei dispositivi di raffreddamento elastocalorico era l’equilibrio tra la potenza di raffreddamento e la massa totale del materiale attivo, oltre all’efficienza limitata del trasferimento di calore ad alte frequenze. Per risolvere questi problemi, i ricercatori hanno sviluppato una struttura multicellulare composta da una serie di dieci unità di raffreddamento elastocaloriche collegate in serie.

Ogni unità è costituita da quattro tubi sottili in lega di nichel-titanio, progettati per ottimizzare il trasferimento termico. Questo approccio ha permesso di ottenere prestazioni senza precedenti nel settore.

Il sistema sviluppato utilizza nanofluidi di grafene al posto dell’acqua distillata, comunemente impiegata nei precedenti dispositivi elastocalorici. Nei test effettuati, il dispositivo ha raggiunto una potenza di raffreddamento specifica di 12,3 W/g a una frequenza di 3,5 Hz, con una potenza totale di 1.284 watt – la più alta mai registrata per questa tecnologia.

Durante le prove sperimentali, il climatizzatore elastocalorico è stato in grado di raffreddare una stanza di 2,3 m³, stabilizzando la temperatura tra 21 e 22 °C in soli 15 minuti, mentre all’esterno si registravano temperature tra 30 e 31 °C.

Il professor Sun Qingping ha sottolineato il potenziale rivoluzionario di questa tecnologia:

Questa innovazione dimostra che il raffreddamento elastocalorico può essere applicato su larga scala. Stiamo collaborando con l’industria per accelerarne la commercializzazione. Con le normative globali sempre più stringenti sugli idrofluorocarburi (HFC), questa tecnologia ad emissioni zero e ad alta efficienza energetica è pronta a trasformare il settore della climatizzazione e a contribuire agli obiettivi di neutralità carbonica.

Non vuoi perdere le nostre notizie?

• Iscriviti ai nostri canali Whatsapp e Telegram
• Siamo anche su Google News, attiva la stella per inserirci tra le fonti preferite

Fonte: HKUST

Ti potrebbe interessare anche: 

• Aria condizionata addio? Arrivano i mattoni in ceramica “rinfrescante” (premiati anche da Dyson)
• Il condizionatore in argilla stampato in 3D che rinfresca l’aria senza elettricità (e che si ispira ai termitai)
• Harvard ha trovato il modo per superare il paradosso del condizionatore con rivoluzionari sistemi di aria condizionata (ispirati al passato)
• Aria condizionata addio? Ecco il sistema di climatizzazione adiabatica che consuma 5 volte meno energia
• Gli scienziati di Princeton hanno trovato il modo di raffreddare gli edifici senza usare i condizionatori
• Il climatizzatore in ceramica che raffresca l’aria di almeno 9 gradi senza elettricità
• Il climatizzatore in terracotta stampato in 3D per raffrescare l’aria in casa o in ufficio senza elettricità
• Condizionatori addio? Arrivano i mattoni stampati in 3D che rinfrescano l’aria