Stralingskoeling zonder stroom

Onderwerp: Arbeid en energie

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Prof. Shanhui Fan van de Amerikaanse Stanford University ontwikkelt een systeem voor koeling dat niet werkt met verdamping, bijna geen stroom nodig heeft, maar enkel gebaseerd is op straling.
Door een paneel op een dak stroomt water dat uit een gebouw afkomstig is. Een meerlaagse optische film zorgt dat warmtestraling wel richting de buitenlucht kan maar dat als de zon schijnt 97 % van het zonlicht wordt teruggekaatst.
Bij een proefgebouw is inmiddels aangetoond dat het paneel in combinatie met een damp-compressie¬systeem functioneert. Fan publiceert in Nature Energy van deze maand over zijn onderzoek.

Bron: Technisch weekblad, 12 september 2017

Als je de bron opent zie je een foto met de panelen op het dak van een gebouw.

a) Wat moet de kleur van een paneel zijn, zodat het zoveel mogelijk energie door straling afstaat?

Zwart

b) Wat is daarvan het gevolg voor de hoeveelheid energie die het paneel opneemt door straling van buiten?

Dan absorbeert het ook veel straling van buitenaf.

c) Wat is dus de essentie van dit speciale paneel? Citeer de regel uit het artikel.

“Een meerlaagse optische film zorgt dat warmtestraling wel richting de buitenlucht kan maar dat als de zon schijnt 97 % van het zonlicht wordt teruggekaatst.”

In het artikel wordt gesproken over en dampcompressiesysteem.

d) Onder welke naam kennen wij een apparaat dat op dezelfde manier werkt?

Koelkast

e) Waarom koelt een paneel beter in combinatie met zo’n systeem?

Net als bij een koelkast wordt bij het paneel damp samengeperst. Daarbij stijgt de temperatuur. De warmte de daarbij ontstaat, wordt via het paneel afgegeven  door (uit)straling. Binnen in het gebouw laat men de damp uitzetten, waardoor de temperatuur van de damp daalt. Hierdoor wordt het gebouw gekoeld. Netto wordt warmte van binnen het gebouw naar buiten het gebouw getransporteerd.

f) Waarom werkt dit systeem ‘bijna zonder stroom’ ?

Alleen de pompen om de damp samen te persen ‘gebruiken stroom’.