Essa umidade

Jul 29, 2023

Dessecantes que retiram água do ar podem ajudar a resfriar edifícios com mais eficiência

Um conjunto surpreendente de materiais poderá em breve ajudar a fabricar aparelhos de ar condicionado mais eficientes que não sobrecarreguem a rede elétrica em dias quentes.

À medida que o calor extremo continua a quebrar recordes em todo o mundo, espera-se que a procura de electricidade para ar condicionado triplique nas próximas décadas – um aumento de cerca de 4.000 terawatts-hora entre 2016 e 2050, de acordo com a Agência Internacional de Energia, ou aproximadamente o mesmo demanda de eletricidade como toda a rede elétrica dos EUA em 2022.

É por isso que a corrida para construir aparelhos de ar condicionado mais eficientes tornou-se cada vez mais urgente. Enquanto algumas empresas estão focadas em melhorar os projetos existentes, outras procuram sistemas inteiramente novos que utilizam materiais chamados dessecantes. Esses sistemas poderiam resfriar com mais eficiência, mesmo em condições extremas de calor e umidade, reduzindo o estresse na rede.

Um ar condicionado típico resfria espaços internos bombeando um refrigerante em um ciclo e através de trocadores de calor, absorvendo o calor do ar interno e liberando-o para fora. (As bombas de calor funcionam da mesma maneira, funcionando na direção oposta ou em sistemas reversíveis que podem aquecer e resfriar.)

Essa abordagem, chamada compressão de vapor, tem mais de 100 anos, e o projeto básico não mudou muito desde sua invenção, diz Ankit Kalanki, gerente do programa de edifícios livres de carbono do Rocky Mountain Institute, um think tank sem fins lucrativos sobre energia. . Bombear refrigerante e comprimi-lo o suficiente para transportar calor para fora requer muita energia, especialmente quando as temperaturas são muito altas.

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Os sistemas de compressão de vapor também lidam com umidade e calor juntos, o que é outra desvantagem. Manter um edifício confortável tem muito a ver com manter um ambiente com baixa umidade, diz Kalanki, mas os aparelhos de ar condicionado devem resfriar o ar para retirar a umidade dele. Sem um sistema designado para lidar com a humidade, diz ele, os edifícios são muitas vezes “sobre-arrefecidos”, o que pode acrescentar uma enorme carga energética.

Os sistemas que abordam a desumidificação e o arrefecimento separadamente poderiam manter as temperaturas dos edifícios confortáveis ​​com menos energia e permitir mais flexibilidade em diferentes ambientes. E um número crescente de startups está recorrendo a dessecantes para conseguir exatamente isso.

Dessecantes são materiais que absorvem umidade. As contas de sílica nesses saquinhos que acompanham bolsas e sapatos novos são uma espécie de dessecante, projetado para manter os produtos secos enquanto são enviados para todo o mundo.

Outros tipos de dessecantes poderiam ser adicionados aos projetos existentes de aparelhos de ar condicionado, absorvendo a água do ar e reduzindo a energia necessária para manter os ambientes confortáveis. A Transaera, uma spinout do MIT fundada em 2018, está desenvolvendo um sistema híbrido que usa um tipo de material chamado estruturas metálicas orgânicas. Adicionar os materiais aos condicionadores de ar baseados em compressão de vapor poderia permitir que o sistema da empresa usasse 35% menos energia do que os modelos médios, de acordo com o CEO da Transaera, Sorin Grama.

Mas outras empresas procuram utilizar dessecantes em sistemas de refrigeração que substituiriam completamente os aparelhos de ar condicionado tradicionais. A startup Blue Frontier, com sede na Flórida, por exemplo, está usando dessecantes líquidos para construir sistemas de refrigeração. O ingrediente principal é diferente das esferas de sílica nas embalagens de calçados, mas a comparação é comum: “Conseguimos muito isso”, diz Matt Tilghman, cofundador e diretor de tecnologia da empresa.

Em vez de pequenas esferas de sílica, a tecnologia de resfriamento da Blue Frontier depende de uma solução salina tão concentrada que pode extrair a umidade do ar.

Veja como funciona o sistema de resfriamento da Blue Frontier: primeiro, um fluxo de ar passa por um canal e sobre uma fina camada de dessecante, que retira a umidade do ar. Em seguida, o ar agora seco passa por uma etapa de resfriamento evaporativo, que reduz a temperatura do ar (basicamente da mesma forma que o suor esfria a pele).