Minder koelen en verwarmen door matte verf

Onderzoekers van Stanford hebben een matte verf uitgevonden die de behoefte aan zowel verwarming als koeling kan verminderen in gebouwen en andere ruimtes, zoals treinen en vrachtwagens voor gekoelde lading.

De nieuwe verven verminderden de energie die werd gebruikt voor verwarming met ongeveer 36 procent in experimenten in kunstmatige, koude omgevingen en de energie die nodig was voor koeling met bijna 21 procent in kunstmatige warme omstandigheden, volgens een studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

In simulaties van een typisch middelhoog flatgebouw in verschillende klimaatzones in de Verenigde Staten met de nieuwe verf op buitenmuren en daken, daalde het totale energieverbruik voor verwarming, ventilatie en airconditioning in de loop van een jaar met 7,4 procent.

Geen metallic

De huidige verven met een laag emissievermogen hebben meestal een metallic zilveren of grijze kleur, waarvan de esthetiek het gebruik ervan beperkt. De nieuw uitgevonden verven hebben twee afzonderlijk aangebrachte lagen: een infraroodreflecterende onderlaag met aluminiumvlokken en een ultradunne, infraroodtransparante bovenlaag met anorganische nanodeeltjes die verkrijgbaar is in een breed scala aan kleuren.

Het infrarode spectrum van zonlicht veroorzaakt 49 procent van de natuurlijke opwarming van de planeet wanneer het wordt geabsorbeerd door oppervlakken.

Om warmte buiten te houden, kan de verf worden aangebracht op buitenmuren en daken. Het meeste van dit infraroodlicht gaat door de kleurlaag van de nieuwe verven, weerkaatst door de onderste laag en gaat weer naar buiten als licht, waarbij het niet als warmte door de bouwmaterialen wordt geabsorbeerd. Om de warmte binnen te houden, worden de verven aangebracht op binnenmuren waar, nogmaals, de onderste laag de infrarode golven weerkaatst die energie door de ruimte overbrengen en onzichtbaar zijn voor het menselijk oog.

10x beter

In het bijzonder wordt tot ongeveer 80 procent van het hoge mid-infraroodlicht gereflecteerd door de verven, wat het meest belangrijk is om warmte binnen te houden tijdens koud weer en buiten tijdens warm weer. Het onderzoeksteam testte hun verven in wit, blauw, rood, geel, groen, oranje, paars en donkergrijs. Ze waren 10 keer beter dan conventionele verven in dezelfde kleuren bij het reflecteren van hoog midden-infraroodlicht, claimen de onderzoekers.

De verven zouden vrachtwagens en treinwagons kunnen bedekken die worden gebruikt voor gekoeld transport, waarbij de koelingskosten tot de helft van het transportbudget kunnen oplopen.

“Beide lagen kunnen op verschillende oppervlakken van verschillende vormen en materialen worden gespoten en bieden in veel verschillende situaties een extra thermische barrière”, zegt mede-hoofdauteur Yucan Peng. Beide lagen zijn waterafstotend, geverfde oppervlakken kunnen worden gereinigd met een natte doek of afgespoten met water, en de prestaties en esthetiek van de verf zijn niet verminderd na een continue blootstelling gedurende een week aan hoge temperaturen (80 graden Celsius), lage temperaturen (-17 graden Fahrenheit), evenals omgevingen met een hoge zuurgraad en een lage zuurgraad.

Watergedragen

“Ons team blijft werken aan het verfijnen van de verfformuleringen voor praktische toepassingen”, zei de andere co-hoofdauteur van het onderzoek, Jian-Cheng Lai, een postdoctoraal wetenschapper die wordt geadviseerd door Zhenan Bao, hoogleraar chemische technologie. “Op water gebaseerde oplossingen zouden bijvoorbeeld milieuvriendelijker zijn dan de organische oplosmiddelen die we gebruikten. Dat zou de commercialisering van de verf kunnen vergemakkelijken.”