Кровля которая потеет или новый взгляд на охлаждение крыши. Над приспосабливаемостью живых организмов можно только удивляться. Например, что бы охладить поверхность кожи, теплокровные животные выделяют жидкость, то есть потеют. Почему бы не использовать этот способ охлаждения для практических нужд, например для покрытия им крыш домов и офисных зданий. Как известно крыша, под прямыми солнечными лучами сильно нагревается, что приводит к повышению температуры внутри помещения. Конечно, можно использовать кондиционеры, что бы довести температуру воздуха до комфортной для проживания человека. Но команда ученых из высшей, под руководством профессора Старка, предложила другой вариант — покрыть крышу здания специальным материалом, на базе термочувствительного гидрогеля, который способен впитывать влагу, а при нагревании отдавать ее обратно, то есть потеть.

Испаряясь, эта влага способна эффективно охлаждать поверхность крыши, благодаря высокому  значению энергии испарения (2 МДж/кг). Ученные подсчитали что бы охладить крышу задания в солнечный день необходимо испарить примерно 5 мм. воды. Но надо эту воду как-то накапливать на крыше. Сначала ученные решили использовать традиционны гидрогель, на основе — поли(гидроксиэтилметакрилата). Однако испытания, имитирующие цикличность изменения погоды не дали удовлетворительных результатов. Дело в том, что подсыхающий верхний слой становился преградой испарению с более нижних слоев, что приводило к снижению скорости испарения и соответственно к более быстрому нагреву поверхности.

Тогда они решили использовать термочувствительный полимер PNIPAM — поли(N-изопропилакриламид), который начинает отдавать накопленную воду уже при температуре в 32°С.  Но возникла проблема – который сам хорошо растворяется в воде. И как же быть?  Что бы избавить материал от этого недостатка они воспользовались самым простым методом — увеличили степень сшивки полимерных цепей. Но опять же это не лучшим способ сказывается на термочувствительности материала. В результате долгих экспериментов они нашли оптимальное количество необходимых сшивающих элементов (не более 5%). При этом сам материал может запасать воду объемом до 90% от общего объема и полностью испарять ее при температуре около 35°С. Для экспериментального подтверждения эффективности использования кровельного материала на основе PNIPAM-полимера ученые взяли две одинаковые модели железнодорожных домиков, крышу одного из них они покрыли материалом на базе pHEMA гидрогеля (домик слева), а другого PNIPAM-полимером (справа). В качестве источника тепла использовалась мощная лампа накаливания. Как показал эксперимент PNIPAM кровля, удерживает температуру крыши порядка 35°С, до тех пор пока вся вода не испариться.

И только после этого она нагревается до 60°С. Крыша, покрытая pHEMA гидрогелем практически  сразу нагревается до 45°С а потом медленно, но верно нагревается до тех же 60°С. Таким образом под PNIPAM крышей жить будет несколько прохладнее. Но все это пока только теория и эксперименты. Перед тем как наладить массовый выпуск «потеющей» кровли, необходимо решить ряд проблем. Во-первых, нагрев помещения происходит не только через крышу, но и через стены, особенно это касается многоэтажных  зданий. Эта технология будет эффективна только в случае малоэтажного строительства. Во-вторых, нормальное функционирование такой крыши возможно только в климате, где цикличность смены жары и дождливых дней равномерна, иначе если будет долго стоять жаркая погода, то полимеру PNIPAM негде будет взять влагу для испарения, а значит эффективность охлаждения будет стремиться к нулю. Так же ученым необходимо будет решить проблему долговечности материала, так как полиамиды подвержены термическому гидролизу, что резко ограничит срок их службы.

Пока не известно как этот материал переносит заморозки. Не будут ли в нем размножаться бактерии и грибки, так как материал на 90% состоит из воды. Вывод: потеющий строительный материал, призванный охлаждать поверхность крыши или стен идея хорошая, но пройдет еще не мало времени и множество испытаний, которые и определят судьбу этого изобретения. Может через десяток лет, он будет самым распространенным кровельным материалом, а может он даже и не выйдет за стены лаборатории. По материалам: Оставьте свои комментарии, мне интересно ваше мнение.