Chlazení pasivním radiačním nátěrem. Prokazatelně snižuje teplotu v domě o 5 °C

Další „zázrak“ v řadě? Překvapivě nikoli

Představte si, že je třicetistupňové letní poledne, žhnoucí slunce se opírá do střechy vašeho domu, ale pokud byste na ni sáhli, bude studená. Dokonce tak studená, že její teplota klesne o několik stupňů pod úroveň okolního vzduchu. Nezní to jako výjev ze sci-fi filmu nebo pochybný prodejní trik? Vůbec ne. Jedná se o reálný fyzikální úkaz zvaný pasivní radiační chlazení. Fasáda nebo střecha ošetřená tímto speciálním nátěrem totiž nevyužívá k ochlazení žádnou energii navíc. Tento jev nepřestavuje žádný magický zázrak, nýbrž chytré využití termodynamiky a vlastností zemské atmosféry.

Pojďme si to vysvětlit srozumitelně

Abychom pochopili, jak je něco takového možné, musíme se podívat do vesmíru. Zemská atmosféra přirozeně zadržuje obrovské množství tepla, které brání tomu, abychom přes noc zmrzli. Existuje ovšem malá mezera, takzvané atmosférické okno. Pro infračervené záření s vlnovou délkou od 8 do 13 mikrometrů je naše atmosféra prakticky průhledná. Teplo strukturované do této specifické frekvence nenaráží na molekuly vzduchu ani mraků, ale odchází pryč do vesmíru, který má mrazivou teplotu tří Kelvinů, tedy -270 stupňů Celsia. Hluboký vesmír se tak stává obrovským vysavačem tepelné energie. Výzkumníci zjistili, že pokud vytvoří povrch, který na jedné straně odrazí téměř veškeré dopadající sluneční světlo, a na straně druhé začne pohlcené teplo strukturovaně vyzařovat přesně do této úzké infračervené frekvence, povrch začne chladnout.

Vynález s reálnými výsledky

Historie tohoto výzkumu není tak dávná. Původní myšlenka vychází z letitých snah snížit přehřívání měst, takzvaných tepelných ostrovů, za pomoci bílých střech. Vědci si ale všimli, že klasická bílá barva funguje jen do určité míry. Odráží sice viditelné spektrum světla, ale bohužel pohlcuje ultrafialové a infračervené paprsky. Proto se na slunci zahřeje i běžná bílá stěna. Zlom nastal, když výzkumné týmy, například vědci z americké Purdueovy univerzity vedení profesorem Xiulinem Ruanem, začali pracovat s chemickými sloučeninami jako síran barnatý. Namícháním částic různých rozměrů se jim podařilo vytvořit nátěr, který odráží přes 98 % veškerého slunečního svitu.

Nátěr na fasádu i na střechu s fenomenálními výsledky

Když se taková barva aplikuje na fasádu, nebo ideálně na střechu s mírným sklonem k jihu, výsledky jsou ohromující. Díky tomu, že barva odrazí drtivou většinu záření dříve, než stačí ohřát zeď, fasáda se logicky nezahřívá tolik jako okolí. K tomu se přidává onen proces vyzařování skrz atmosférické okno, díky kterému teplota ošetřeného povrchu za plného letního slunce klesá o 4 až 8 stupňů pod teplotu okolního vzduchu. Znatelné dopady to má na interiér. Měření ukazují, že v letních měsících dochází ke snížení vnitřní teploty o 3 až 5 stupňů Celsia bez nutnosti použít klimatizaci. Odborníci odhadují, že průměrně velká střecha s tímto nátěrem vygeneruje chladicí výkon odpovídající zhruba 10 kW, což spolehlivě nahradí i výkonnou centrální klimatizační jednotku.

Nutnost udržovat v čistotě

Jako všechno i tento systém má slabinu. Aby nátěr fungoval správně, musí si udržet bělost a čistotu. Jakmile na střechu sedne prach nebo vrstva smogu z okolí, drobné nečistoty začnou pohlcovat teplo a radiační efekt klesá. Nátěr je tedy nutné udržovat v čistotě, například pravidelným ostřikováním vodou, nebo musí být vystaven vydatným dešťům, jež prach přirozeně smyjí.

První využití v praxi a kutilové, kteří nechtějí čekat

Tato technologie má před sebou velmi nadějnou budoucnost. V Asii již začínají první startupové společnosti obdobné barvy komerčně nabízet, zejména pro oblasti Blízkého východu. V Evropě a Americe se technologie do běžných obchodů teprve chystá. Kutilové a technologičtí nadšenci po celém světě ale nečekají na oficiální uvedení a složité schvalovací procesy. Díky pochopení fyzikálních principů už vznikly open-source recepty, pomocí kterých si lidé radiační barvu míchají doma, a to z dostupných surovin a za relativně málo peněz.

Jak si doma vyrobit radiační barvu svépomocí?

Pokud byste si chtěli funkční prototyp takového nátěru vyrobit i u nás v Česku, postup je překvapivě přímočarý. Nejlepší ověřené výsledky přináší využití chemicky čistého síranu barnatého. Jedná se o velmi jemný bílý prášek, který běžně zakoupíte ve specializovaných obchodech s chemikáliemi, kdy se cena pohybuje v řádech několika málo stovek korun za kilogram. Jako pojivo se nejčastěji používá čirý venkovní polyuretanový nebo akrylový lak. Zásadní je dodržet správný poměr. Vědci zjistili, že pro fungování radiačního chlazení musí barva obsahovat obrovské množství pevné složky, konkrétně 60 procent síranu barnatého ku 40 procentům průhledného laku. Vznikne tak neuvěřitelně hustá, zářivě bílá směs, kterou nanesete ve dvou až třech vrstvách tak, aby finální nátěr dosahoval tloušťky alespoň 400 mikrometrů. Odhadovaná cena materiálu na svépomocnou výrobu vychází přibližně na 150 až 250 korun za metr čtvereční, v závislosti na zvoleném transparentním laku. Což není zas tak moc.

Alternativa pomocí skleněných mikrokuliček

Jinou možností je použití dutých skleněných mikrokuliček, které se běžně prodávají jako odlehčující plnivo do epoxidů. Vmícháním tohoto lehkého prášku do transparentního venkovního laku získáte materiál, jehož drobné bublinky výborně tříští světlo a pomáhají k infračervenému odrazu. Zde je ale třeba mít na paměti několik úskalí. Výsledná barva nebude nikdy hladká jako glazura. Obsahuje obrovské množství pevných látek a její povrch bude vždy lehce pudrový a matný, což bohužel napomáhá usazování špíny. Výroba obnáší také jistá rizika spojená se zdravím. Ačkoliv síran barnatý jako takový nebývá toxický a používá se dokonce ve zdravotnictví, práce s takto extrémně jemným práškem vyžaduje opatrnost. Při neopatrném přesýpání, míchání směsi pomocí vrtačky nebo nešetrné aplikaci hrozí jeho vdechnutí, což způsobuje dýchací potíže. Práce s respirátorem a ochrannými brýlemi by měla být samozřejmostí. Přes všechny drobné komplikace se jedná o výjimečně efektivní systém pasivního chlazení, u kterého je víceméně jisté, že změní způsob, jakým budeme v budoucnosti chránit naše stavby před oteplováním.

P.S. Řešíte stavbu domu, možnosti větrání a vytápění? Navštivte online stavební veletrh Veleton, který se uskuteční 17. – 31. ledna 2027. Vstupenku lze získat již nyní na tomto odkazu (počet vstupenek je limitován). Těšit se můžete také na množství inspirace, živých přednášek, konzultací s odborníky i slevové vouchery.