©UoP
Verkoelen als een olifant: hoe gebarsten beton gebouwen afkoelt zonder stroom
Onderzoekers van de University of Pennsylvania hebben een opmerkelijke cementtegel ontwikkeld die gebouwen passief koelt door de gebarsten, watervasthoudende huid van Afrikaanse olifanten na te bootsen. Waar scheuren in beton normaal gesproken worden gezien als een bouwfout, veranderde het onderzoeksteam onder leiding van architect Dorit Aviv en materiaalkundige Shu Yang dit fenomeen in een innovatie.
Olifanten vertrouwen op een fijn netwerk van rimpels en diepe barsten in hun dikke huid. Wanneer er water op komt, blijft het vocht in deze scheurtjes hangen en verdampt het heel langzaam, wat constante verkoeling oplevert. Aangezien stenen gebouwen evenmin kunnen zweten, besloot het team van Penn dit biologische principe te vertalen naar de architectuur.
Diatomeeënaarde maakt van barsten een spons
Het geheim van de nieuwe tegel zit in de combinatie van gewoon Portland-cement met diatomeeënaarde een poreus, natuurlijk materiaal gemaakt van fossiele algen. Door deze grondstoffen onder gecontroleerde omstandigheden te laten drogen, ontstaat er een netwerk van microscopische scheurtjes.
Deze structuur kan vocht van regen of mist in minder dan 50 milliseconden absorberen. Het scheurennetwerk werkt vervolgens als een kanaalvormige systeem dat het water verdeelt over de tegel en vasthoudt. Zodra de zon op de muur brandt, verdampt het opgeslagen vocht langzaam en onttrekt het direct hitte aan de buitenmuur.
20 graden koeler dan traditionele muren
Tijdens laboratoriumtests onder infraroodwarmte simuleerden de onderzoekers een hete, zonnige zomerdag. De resultaten waren indrukwekkend. Onder de olifantentegels bleef de oppervlaktetemperatuur steken op een stabiele 32°C. Ter vergelijking: pleisterwerk met willekeurige scheuren liep op tot 42°C, terwijl ongebarsten, traditioneel pleisterwerk zelfs de 52°C aantikte.
Dat betekent dat het cement de geveltemperatuur met maar liefst 20°C kan verlagen in vergelijking met een standaard muur. Het proces werkt volledig passief, zonder dat er elektriciteit of koelvloeistoffen aan te pas komen. Bovendien stoten deze tegels geen extra warmte uit naar de buitenlucht, waardoor ze, anders dan traditionele airco's, het opwarmen van steden tegengaan.