Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) Soğutmanın Geleceği raporuna göre, klima ve elektrikli vantilatörler küresel binalardaki elektrik kullanımının yaklaşık %20'sini, toplam küresel elektrik tüketiminin ise %10'unu oluşturuyor. IEA, önlem alınmadığı takdirde 2050 yılına kadar mekan soğutma amaçlı enerji talebinin üç katına çıkacağını öngörüyor.
Bu durum karşısında Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kompresör veya elektrik kullanmadan çalışan "NESCOD" adlı pasif bir soğutma sistemi geliştirdi. Energy & Environmental Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre sistem, amonyum nitrat tuzunun suda çözünürken ısı emme özelliğinden ve güneş ışığından yararlanıyor.
AMONYUM NİTRAT İLE ELEKTRİKSİZ SOĞUTMA
Sistemde soğutma süreci, amonyum nitratın suyla karıştırılmasıyla başlıyor. Endotermik bir tepkime olan bu çözünme sırasında tuz, çevresindeki ısıyı emerek ortam sıcaklığını düşürüyor. Potasyum nitrat, sodyum nitrat, amonyum klorür, potasyum klorür ve potasyum bromür gibi alternatif maddeler arasında yapılan incelemelerde, yüksek çözünürlüğü ve kilogram başına 187,6 kilojullük doymuş çözelti entalpisi nedeniyle en yüksek soğutma gücünü amonyum nitrat sağladı.
Laboratuvar koşullarında yapılan testlerde öne çıkan veriler şu şekilde kaydedildi:
Dewar kabındaki amonyum nitrat çözeltisi 20 dakika içinde −2,4°C'ye geriledi. Kap içi hava sıcaklığı ise 51 dakika sonunda 9,1°C olarak ölçüldü.
Yalıtımlı bir kutuda aşamalı su beslemesiyle yapılan testte, soğutulan kap 26 dakikada 6,2°C'ye, 220 dakikada ise 3,6°C'ye düştü. Kap sıcaklığı 8 saatten fazla süre 10°C'nin, 15 saatten fazla süre ise 15°C'nin altında kaldı.
GÜNEŞ IŞIĞIYLA TUZ GERİ KAZANIMI
Çözünen tuzun yeniden kullanımı için üç boyutlu bir güneş rejeneratörü tasarlandı. Güneş ışığı çözeltideki suyu buharlaştırırken amonyum nitrat kristalleri yeniden elde ediliyor.
Geliştirme sürecinde yaşanan kristal birikimi ve buharlaşma yavaşlaması sorunları, sisteme sodyum 4-vinilbenzensülfonat (SVBS) eklenmesi ve belirli alanlara PTFE film yerleştirilmesiyle çözüldü. Yapılan son ölçümlerde elde edilen sonuçlar şöyle gerçekleşti:
Buharlaşma ve Recovery Hızı: Bir güneş aydınlatması (1-sun illumination) altında saatte metrekare başına 2,2 kg su buharlaşması ve 4,6 kg tuz geri kazanım hızına ulaşıldı.
Soğutma Gücü: 35°C ortam ve 25°C çözelti sıcaklığı baz alınarak yapılan hesaplamada metrekare başına 191 vat'a varan soğutma gücü elde edildi.
Su Arıtımı: Buharlaşan ve yoğuşturulan suyun analizi sonucunda iyon konsantrasyonu ve toplam organik karbon miktarı 1 ppm'in altında ölçüldü.
MODÜLER VE PASİF KULLANIM
NESCOD sisteminde soğutma ve tuzun yeniden kazanımı aşamaları birbirinden bağımsız olarak yürütülüyor. Bu sayede çatıya kurulan güneş rejeneratöründe elde edilen tuz depolanarak binanın farklı alanlarında veya tüm odayı soğutmak yerine doğrudan yatak gibi hedeflenmiş bölgelerde kullanılabiliyor. Sistem, hareketli parça veya yüksek basınçlı kompresör barındırmadan tamamen pasif olarak çalışıyor.
