Vật liệu xây dựng điều tiết nhiệt

Một loại vật liệu xây dựng mới có khả năng lưu giữ rồi giải phóng nhiệt theo những mức nhiệt độ được thiết lập từ trước, mở ra hướng tiết kiệm năng lượng đáng chú ý. Cơ chế này cho phép vật liệu hấp thụ nhiệt khi môi trường nóng lên, sau đó nhả nhiệt khi nhiệt độ giảm xuống, hỗ trợ duy trì không gian bên trong ổn định hơn. Nhờ vậy, các tòa nhà có thể giảm đáng kể năng lượng dành cho hệ thống sưởi ấm vào mùa lạnh và làm mát trong thời tiết nóng. Nhóm chuyên gia tại trường Đại học Trung Quốc Nottingham Ningbo, viết tắt UNNC, cho rằng sáng chế này có thể tích hợp vào những công trình xây dựng hiện hữu. Vật liệu được phát triển dưới dạng vật liệu đổi pha lưu trữ năng lượng không biến dạng, thường được gọi bằng tên viết tắt PCM trong lĩnh vực kỹ thuật nhiệt. So với các vật liệu đang sử dụng, PCM mới được giới thiệu có khả năng lưu trữ lượng năng lượng lớn hơn, phản ứng nhiệt nhanh hơn và có chi phí sản xuất thấp hơn. Công trình nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ Năng lượng bền vững, nơi các nhà khoa học tập trung phát triển giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Vật liệu điều tiết nhiệt này có thể được đưa vào nhiều vị trí trong công trình, gồm tường, mái nhà và cả nền nhà. Cách ứng dụng rộng như vậy giúp công nghệ phù hợp với nhiều kiểu kiến trúc, thay vì chỉ phụ thuộc vào một cấu trúc xây dựng đặc biệt. Ở trạng thái ban đầu, vật liệu mới có hình dáng gần giống một viên thuốc tròn, với chu vi tương đương một đồng xu lớn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu có thể chế tạo nó thành nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, tùy yêu cầu thiết kế của từng công trình. Trước khi sử dụng, cấu trúc cơ bản của vật liệu sẽ được điều chỉnh để đáp ứng chính xác mức nhiệt độ mà người dùng mong muốn. Khả năng điều chỉnh này giúp vật liệu phục vụ cả hai nhu cầu sưởi ấm và làm mát trong những điều kiện vận hành khác nhau. Khi được bố trí phù hợp trong tường, mái hoặc nền, các phần tử PCM có thể hỗ trợ cân bằng nhiệt giữa môi trường bên ngoài và không gian bên trong. Cách tiếp cận đó giảm áp lực cho thiết bị điều hòa hoặc sưởi, đồng thời hướng tới một môi trường sống dễ chịu hơn cho người sử dụng. Theo thông tin được công bố, vật liệu mới có thể giúp tiết kiệm đến 35% năng lượng hiện đang được tiêu thụ trong các tòa nhà. Mức tiết kiệm này đặc biệt đáng chú ý bởi hoạt động sưởi ấm và làm mát thường chiếm phần đáng kể trong nhu cầu năng lượng của công trình. Hiệu quả thực tế vẫn phụ thuộc vào thiết kế, vị trí lắp đặt và điều kiện vận hành, nhưng tiềm năng giảm tiêu thụ đã tạo cơ sở cho các ứng dụng tiếp theo. Các nhà khoa học tại UNNC kỳ vọng vật liệu có thể được đưa vào những cấu trúc xây dựng hiện tại, thay vì chỉ phù hợp với các dự án xây mới. Khả năng sản xuất theo nhiều hình dạng và kích cỡ tạo điều kiện để công nghệ thích nghi với không gian, kết cấu và yêu cầu nhiệt khác nhau. Đây là điểm quan trọng khi các giải pháp tiết kiệm năng lượng cần hoạt động trong những tòa nhà đa dạng về tuổi đời và thiết kế. Ngoài lĩnh vực xây dựng, nhóm nghiên cứu còn tin rằng vật liệu có thể được sử dụng trong các tấm pin năng lượng Mặt Trời và đèn LED. Việc kiểm soát nhiệt tốt hơn có thể góp phần nâng cao hiệu quả của những công nghệ sử dụng năng lượng thay thế này, theo định hướng mà các nhà khoa học đưa ra. Từ những viên vật liệu nhỏ được thiết kế theo nhiệt độ cụ thể, giải pháp mới mở thêm lựa chọn cho các công trình tiết kiệm năng lượng trong tương lai.