Švýcaři vyvinuli pasivní kondenzátor, který získává vodu ze vzduchu bez přispění umělé energie

Vědci ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu (ETH) vyvinuli kondenzátor, který se uplatní v regionech s nedostatkem vody. Zařízení sestávající ze speciální destičky a radiačního štítu je prvním řešením svého druhu, které ke svému provozu nepotřebuje žádný umělý zdroj energie.

Přímořské státy trpící nedostatkem sladké vody mohou odsolovat vodu čerpanou z oceánu. Jde o poměrně hojně využívanou, ale současně drahou a energeticky náročnou technologii. Pro oblasti, které jsou od pobřeží moří vzdálené, je však mnohdy jediným způsobem, jak získat vodu, kondenzace chlazením. K tomu účelu dnes obvykle slouží různá zařízení vyžadující ke svému provozu vnější energii, případně mechanismy na pasivním principu, jež využívají teplotní výkyvy mezi dnem a nocí. Ty však umožňují extrahovat vodu ze vzduchu jen v noci.

Nepřetržité zisky

Odborníci ze švýcarské instituce ETH nyní vyvinuli technologii, která umožňuje získávat vodu nepřetržitě dvacet čtyři hodin denně včetně polední špičky, kdy slunce září nejsilněji, a to bez dodávky další energie. Nové zařízení sestává ze skleněné tabule se speciálním povlakem. Ta odráží sluneční záření a za jasného počasí ho vyzařuje skrz atmosféru zpět vzhůru. Souběžně s tím tato tabule intenzivně sálá „své“ teplo (ve smyslu Stefanova – Boltzmannova zákona) vůči jasné a chladné obloze o teplotě hluboko pod bodem mrazu. Tím se zcela autonomně ochlazuje, díky čemuž na jejím spodním povrchu kondenzuje vodní pára a mění se na vodu. Jde o podobný princip, na jehož základě se rosí okna z vnitřní strany v zimě.

Sklo je konkrétně potaženo polymerovými a stříbrnými vrstvami. Tabule díky nim vyzařuje vůči chladné obloze infračervené tepelné záření, které odpovídá její teplotě (jde o polychromatické tepelné záření ve smyslu Planckova vyzařovacího zákona). To putuje skrz atmosféru zčásti až do vesmíru, jasná chladná obloha sálá k zemskému povrchu podstatně chladnější záření (o teplotě 10 i více °C pod nulou). Klíčovou součástí zařízení je také kuželovitý štít, který zlepšuje sálavost sestavy vůči obloze, stíní tabuli a chrání ji před slunečním zářením tak, aby co nejlépe probíhalo plně pasivní chlazení.

Praktická zkouška

Testy provedené na střeše budovy ETH v Curychu ukázaly, že nová technologie zvládne vyprodukovat více vody než jiné současné pasivní technologie tohoto typu (přepočítáváno na metr čtvereční plochy). Pilotní systém se sklem o průměru 10 centimetrů poskytl 4,6 mililitrů vody denně. Vědci tak ukázali, že za ideálních podmínek lze získat až 0,53 decilitrů vody na metr čtvereční povrchu tabule za hodinu. „To se blíží teoretické maximální hodnotě 0,6 decilitru za hodinu a jeden metr čtvereční, kterou je fyzikálně nemožné překročit,“ říká Iwan Hächler, doktorand působící ve skupině Dimose Poulikakose, profesora termodynamiky na ETH.

Difúze vodní páry - veličiny, hodnoty a jednotky

V článku Difúze vodní páry v konstrukci v časopise SI 3/2005 byla popsána fyzika, kterou se řídí vodní pára ve vzduchu a také šíření páry ve stavebních konstrukcích difúzí. V…

Žádná externí energie

Jiné technologie obvykle vyžadují, aby byla kondenzovaná voda pravidelně stírána z povrchu, což je akce, která vyžaduje energii zvenčí. V opačném případě by část kondenzované vody ulpívala na povrchu desky a zabraňovala další kondenzaci. Vědci z ETH však na spodní stranu své tabule aplikovali nový superhydrofobní (extrémně vodoodpudivý) povlak, díky kterému nahromaděná voda sama odtéká v podobě kutálejících se kapek. Možnost fungování nové technologie zcela bez potřeby vnější energie je klíčový faktor její úspěšnosti.

Difuzně otevřená, či difuzně uzavřená stavba?

Průnik vzdušné vlhkosti (vodní páry) do konstrukce stavby může mít pro dům vážné následky. Každý investor, potažmo stavitel se mu tedy snaží vyhnout. Řešení jsou dvě. Každé…

Závěrem

Do budoucna lze čekat, že bude tato technologie rozvíjena nejen švýcarskými odborníky. Lze ji rovněž kombinovat s jinými zařízeními, například s těmi, které pracují na principu odsolování, a tak maximalizovat výnos. Jednou z možností je také vytvořit kaskádovitý systém, v němž by bylo propojeno několik modulů kondenzátorů, které by dohromady poskytovaly adekvátní množství vody.

Pozn. red.: Příroda tuto technologii už od nepaměti provozuje ve velkém. Důkazem je déšť a sněžení. Vše pohání Slunce a Vesmír, mezi nimiž je Země, která profituje z obrovské energetické směny mezi oběma řečenými entitami.

Není chlazení jako chlazení. Naslouchejte přírodě a ušetřete

Orientace stavby, materiál a zbarvení fasády, vzdálenost povrchových vod či lesního porostu nebo druh stínicí techniky… To vše patří k prvkům pasivního chlazení, které výrazně…