Materiales de Enfriamiento Radiativo Bioinspirados: De Principios de Diseño a Ahorro Energético en Edificios

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Arquitectura Sostenible
• Termodinámica

Sus antecedentes:

• Los edificios representan más de un tercio del consumo de energía mundial, y la creciente demanda de refrigeración exacerba el consumo de energía y las emisiones de carbono.
• Los materiales de enfriamiento radiativo (RC) presentan una solución sostenible de energía cero para la regulación de la temperatura de los edificios, alineándose con los objetivos de descarbonización.
• La aplicación práctica de los materiales de RC está limitada por diversos requisitos funcionales en diferentes componentes del edificio.

Objetivo del estudio:

• Revisar los avances recientes en materiales de enfriamiento radiativo (RC) bioinspirados para el ahorro de energía en edificios.
• Explorar los principios de diseño, la selección de materiales y los requisitos específicos de aplicación de los materiales de RC bioinspirados.
• Esbozar los desafíos y perspectivas futuras para la implementación en el mundo real de materiales de RC en edificios.

Principales métodos:

• Revisión del diseño estructural bioinspirado y la selección de materiales para materiales de RC estáticos y dinámicos.
• Análisis de los requisitos de rendimiento específicos para materiales de RC en techos, paredes y ventanas.
• Resumen de las metodologías de evaluación del rendimiento, incluidas las métricas ópticas y las evaluaciones específicas del edificio.
• Exploración de las aplicaciones de aprendizaje automático en el descubrimiento y diseño de materiales de RC.

Principales resultados:

• Las estrategias de diseño bioinspirado permiten el desarrollo de materiales de RC adaptados a componentes específicos del edificio (techos, paredes, ventanas).
• Las métricas clave de rendimiento y las evaluaciones específicas del edificio son cruciales para evaluar la eficacia de los materiales de RC.
• El aprendizaje automático acelera el descubrimiento y el diseño estructural de nuevos materiales de RC.
• La integración con otros métodos de enfriamiento y la durabilidad son críticas para la adopción práctica.

Conclusiones:

• Los materiales de RC bioinspirados muestran una promesa significativa para el enfriamiento sostenible de edificios y el ahorro de energía.
• Adaptar las propiedades del material a aplicaciones específicas del edificio es esencial para una implementación efectiva.
• Se necesita más investigación y desarrollo, incluida la integración inteligente y la resolución de desafíos prácticos, para la adopción generalizada de tecnologías de RC.