Новая технология "умного окна", которая может обогревать или охлаждать дом

Поддержание температуры в помещении потребляет огромное количество энергии и составляет от 20 до 40 процентов национального энергетического бюджета в развитых странах.

Новое исследование, проведенное Питтсбургским университетом и Оксфордским университетом, позволяет сделать еще один шаг вперед в области энергоэффективных окон, предложив новый дизайн "умного окна", которое будет собирать солнечную энергию зимой для обогрева дома и отражать ее летом для поддержания прохлады. 

Работа была недавно опубликована в журнале ACS Photonics и финансировалась в рамках сотрудничества EPSRC Wearable and Flexible Technologies Collaboration.


"Главная инновация заключается в том, что эти окна могут меняться в зависимости от сезонных потребностей", - объяснил Натан Янгблад, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Питте и первый автор работы. "Зимой они поглощают ближний инфракрасный свет солнца и превращают его в тепло для внутренних помещений здания. В летние месяцы солнечный свет может отражаться, а не поглощаться"

Пленка состоит из оптического стека материалов толщиной менее 300 нанометров с очень тонким активным слоем из материалов с "фазовым переходом", которые могут поглощать невидимые длины волн солнечного света и излучать его в виде тепла. Этот же материал можно "переключить" таким образом, чтобы он вместо этого излучал эти длины волн.


"Важно отметить, что видимый свет в обоих состояниях пропускается почти одинаково, поэтому вы не заметите изменения в окне", - отметил Янгблад. "Это эстетическое соображение имеет решающее значение для внедрения "зеленых" технологий"

Материал можно даже настроить таким образом, чтобы, например, 30 процентов материала отводило тепло, а 70 процентов поглощало и излучало его, что позволяет более точно контролировать температуру.

Хариш Бхаскаран, профессор кафедры материалов Оксфорда, который возглавлял исследование, а также консорциум WAFT, сказал: 

"Здесь мы используем настройку того, как невидимые длины волн передаются или отражаются, чтобы модулировать температуру. Эти идеи воплотились в жизнь с помощью наших давних промышленных коллабораторов и являются результатом длительных исследований"

По оценкам исследователей, использование таких окон - включая энергию, необходимую для управления пленкой - позволит ежегодно экономить от 20 до 34 процентов энергии по сравнению с окнами с двойным стеклопакетом, обычно устанавливаемыми в домах.

Для создания и тестирования своих прототипов исследователи сотрудничали с компанией Bodle Technologies, специализирующейся на ультратонких отражающих пленках, которые могут работать как дисплеи, управляя цветом и светом, а также с Eckersley O'Callaghan, ведущей инженерной и архитектурной фирмой, и Plasma App, компанией по производству тонких пленок.

"Эта работа демонстрирует еще одно интересное оптоэлектронное применение материалов с фазовыми изменениями, способное значительно улучшить нашу повседневную жизнь", - сказал Пейман Хоссейни, генеральный директор Bodle Technologies. "Коммерциализация настраиваемых стеклянных панелей low-e на основе PCM все еще имеет ряд серьезных проблем, которые еще предстоит преодолеть; однако эти предварительные результаты доказывают, что долгий путь развития, который предстоит пройти, безусловно, оправдан. Я считаю, что эта технология должна стать частью любого будущего целостного политического подхода к решению проблемы изменения климата"


Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Комментарии (0)
Автор: lexsmirnov
10:09, 06 январь 2022
450
0