Традиционные системы кондиционирования воздуха требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает их использование во многих регионах мира. По данным Международного энергетического агентства, лишь 20 процентов жилых помещений в Европе оборудованы системами охлаждения, а в глобальном масштабе для жарких климатических зон этот показатель составляет около 15 процентов. В то же время исследование Йельского университета указывает на то, что 57 процентов смертей, связанных с чрезмерной жарой, можно было бы избежать благодаря использованию технологий регулирования температуры, которые не создают дополнительной нагрузки на окружающую среду.
Исследователи из Института архитектуры и медиа Технологического университета Граца в Австрии разработали метод пассивного испарительного охлаждения с использованием керамических элементов. Специалисты изготовили кубы с помощью 3D-печати из пористой глины, что обеспечивает большую площадь поверхности изделия. Благодаря капиллярным свойствам этот материал эффективно впитывает и удерживает влагу, функционируя по принципу, аналогичному процессам движения воды в корневых системах растений, что позволяет существенно снижать температуру воздуха в окружающем пространстве без использования искусственных источников энергии.
Во время испытаний в жарких условиях чердачного помещения эти керамические конструкции обеспечили снижение внутренней температуры почти на 7,2 градуса по Цельсию. Для производства элементов авторы разработки применяют 3D-принтер A.R.G.O.S. 140200, который работает с глинистыми материалами на природной основе. Такие кубы можно интегрировать непосредственно в стены зданий, создавать из них самостоятельные архитектурные модули или использовать как отдельные блоки для охлаждения воздушных потоков в различных типах сооружений.
Демонстрационные образцы установлены возле Музея восприятия в городе Грац и на территории кампуса Технологического университета. Конструкция представляет собой деревянную раму размером примерно 198 на 198 сантиметров, внутри которой расположены 3D-печатные керамические блоки. Поскольку система работает исключительно за счет испарения воды, она не требует постоянного питания, что делает ее экономически выгодной и технически доступной альтернативой традиционным устройствам, которые потребляют значительное количество электрической энергии во время работы в режиме активного охлаждения.
В настоящее время ученые работают над оценкой возможностей коммерциализации данного метода и адаптацией конструкций для массового производства. Доступность сырья и возможность использования стандартных технологий 3D-печати позволяют существенно уменьшить себестоимость охладительных систем по сравнению с другими экспериментальными решениями, например, устройствами на основе нитрата аммония. Это обеспечивает потенциал для внедрения керамических кубов в архитектурные проекты, где приоритетом является энергоэффективность, экологичность и отсутствие потребности в сложной инфраструктуре для поддержания комфортного микроклимата в помещениях.
