Hur högteknologiska speglar kan skicka värme ut i rymden

Leah Fäst

I den lilla bakre sviten i en lätt industribyggnad nära flygplatsen i San Francisco, ser Eli Goldstein över en uppsättning silverpaneler lutade på metallställ. Panelerna ser ut som enkla speglar, men när Goldstein går runt dem pekar han ut den svarta vattenpumpen längs den vänstra kanten, kopparrören som löper under ytan och metalllådan vid basen.

Vad hans företag, SkyCool Systems, har byggt är en kylteknik som kan fungera som en kondensor - en standardkomponent i alla kommersiella luftkonditionerings- eller kylsystem som sänker temperaturen på inkommande köldmedium och omvandlar det från en ånga till en vätska. Men istället för att förlita sig på elektriska fläktar, som kondensatorer vanligtvis gör, förlitar sig denna på avancerade material som kan dra bort värme och släppa ut den i den övre atmosfären eller till och med ut i rymden.

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2018

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Goldstein och hans medgrundare, Aaswath Raman, tror att Stanford spinouts paneler avsevärt kan minska kostnaderna och energikraven för luftkonditionering och kylning. Det skulle underlätta ett av de största avloppen på elnätet och en av de viktigaste källorna till utsläpp av växthusgaser.

SkyCools arbetsyta i Burlingame, Kalifornien. Leah Fäst

Alla föremål avger värme i form av termisk strålning. Men luften runt dem, främst i form av vattenmolekyler, absorberar och strålar tillbaka en del av värmen. En bit av utsläppen i det mellaninfraröda området kan dock glida förbi dessa föreningar, vilket gör att ytor som avger strålning vid dessa våglängder kan bli kallare än den omgivande luften. Stanford-forskarna utvecklade en tunn film som var inställd för att utstråla infraröd värme i exakt detta band. Det större framstegen var dock att koppla dessa strålningsegenskaper med reflekterande, vilket gjorde det möjligt för materialen att kasta tillbaka nästan all värme i solljus. Utan denna andra förmåga skulle solen mer än kompensera kyleffekten under dagtid.

Teamet visade nyligen att panelerna kan minska en kontorsbyggnads behov av kylning av el med 21 procent på sommaren.

Luftkonditionering och kylsystem producerar ett varmt köldmedium som en normal biprodukt, men det måste kylas och kondenseras innan det cyklar tillbaka genom maskineriet. I SkyCools paneler börjar den processen med att köldmediet rinner genom ett rör och in i en värmeväxlare, placerad på framsidan av panelerna här.

En liten pump cirkulerar en blandning av vatten och frostskyddsmedel genom panelsystemet och in i andra sidan av värmeväxlaren.

Värmen från köldmediet överförs till vattenblandningen genom metallplattor inuti värmeväxlaren. Den uppvärmda vätskan rinner ut ur värmeväxlaren genom rör. Leah Fäst

Taylor Steindel, SkyCools ledande maskiningenjör, visar hur pumpen och rören fäster i systemet.

Leah Fäst

SkyCools medgrundare Aaswath Raman. Leah Fäst

SkyCools paneler, täckta med en tunn, flerskikts optisk film, drar bort värme från vattnet när det strömmar genom rör och strålar ut det. De reflekterar även solljus för att hålla sig svala. Här sätter Steindel och Goldstein upp panelerna utanför när Raman tittar på. Leah Fäst

Det kylda vattnet rinner tillbaka in i värmeväxlaren genom röret som syns här till höger på panelen. Den fortsätter att strömma genom rören och absorberar och sprider värme i en slinga. Separat flödar det nu kylda köldmediet sedan tillbaka in i luftkonditionerings- eller kylsystemet som det kom ifrån, efter att ha uppnått den nödvändiga värmeavvisningen. Leah Fäst

En värmebildsapp för iPhone och kameratillbehör visar hur svalt panelerna och rören är (i lila) i förhållande till den svarta toppen (i orange). Leah Fäst

Dölj