Un gruppu di circadori in l'Università Statale di Pennsylvania hà investigatu l'efficacità di una finestra di una sola capa chì pò migliurà u risparmiu d'energia in l'invernu.Creditu: iStock/@Svetl.Tutti i diritti riservati.
UNIVERSITY PARK, Pennsylvania - I finestri doppiu vetru inseriti cù una strata d'aria insulante ponu furnisce una efficienza energetica più grande cà i finestri à un vetru, ma a sostituzione di e finestre esistenti à un vetru pò esse costosa o tecnicamente sfida.Una opzione più ecunomica, ma menu efficau hè di copre i finestri di una sola camera cù un film di metallu trasluzente, chì assorbe una parte di u calore di u sole in l'invernu senza compromette a trasparenza di u vetru.Per migliurà l'efficienza di u revestimentu, i circadori di Pennsylvania dicenu chì a nanotecnologia pò aiutà à purtà un rendimentu termale à parità cù e finestre doppiu vetru in l'invernu.
Un squadra di u Dipartimentu di Ingegneria Architetturale di Pennsylvania hà investigatu e proprietà di risparmiu d'energia di i rivestimenti chì cuntenenu cumpunenti nanoscala chì riducenu a perdita di calore è assorbanu megliu u calore.Anu ancu cumpletu u primu analisi cumpletu di l'efficienza energetica di i materiali di custruzzione.I circadori anu publicatu i so risultati in Cunversione è Gestione di l'Energia.
Sicondu Julian Wang, un prufissore assuciatu di l'ingegneria architettonica, a luce infrarossa vicinu - a parte di u sole chì l'omu ùn ponu vede, ma ponu sente u calore - pò attivà l'effettu fototermale unicu di certe nanoparticelle di metalli, aumentendu u flussu di calore in l'internu.attraversu a finestra.
"Semu interessati à capisce cumu questi effetti ponu migliurà l'efficienza energetica di l'edificazioni, soprattuttu in l'invernu", hà dettu Wang, chì travaglia ancu in l'Istitutu di Architettura è Materiali in a Pennsylvania School of Art and Architecture.
A squadra hà sviluppatu prima un mudellu per stime quantu calore da a luce di u sole seria riflessa, assorbita o trasmessa à traversu i finestri rivestiti di nanoparticelle metalliche.Anu sceltu un compostu fototermale per via di a so capacità di assorbe a luce di u sole vicinu à l'infrarouge mentre furnisce una trasmissione di luce visibile abbastanza.U mudellu predice chì u revestimentu riflette menu o lume infrared vicinu o u calore è assorbe più attraversu a finestra chì a maiò parte di l'altri tipi di revestimenti.
I circadori anu pruvatu finestri di vetru unicu rivestitu di nanoparticule sottu u sole simulatu in un laboratoriu, cunfirmendu e previsioni di simulazione.A temperatura da un latu di a finestra rivestita di nanoparticule hà aumentatu significativamente, chì suggerenu chì u revestimentu pò assorbe u calore da a luce di u sole da l'internu per cumpensà a perdita di calore interna à traversu i finestri unicu.
I circadori anu alimentatu i so dati in simulazioni à grande scala per analizà u risparmiu energeticu di l'edificiu in diverse cundizioni climatichi.In cunfrontu cù i rivestimenti di bassa emissività di i finestri unichi dispunibili in u cummerciu, i rivestimenti fototermali assorbanu a maiò parte di a luce in u spettru infrarossu vicinu, mentre chì i finestri tradiziunali rivestiti a riflettenu fora.Questu assorbimentu vicinu à l'infrarouge si traduce in circa 12 à 20 per centu di perdita di calore in menu cà altri rivestimenti, è u potenziale generale di risparmiu energeticu di l'edificiu righjunghji circa 20 per centu cumparatu cù l'edificazioni senza rivestimentu nantu à i finestri di un pannellu.
In ogni casu, Wang hà dettu chì una megliu conduttività termale, un vantaghju in l'invernu, diventa un svantaghju in a stagione calda.Per cuntà i cambiamenti staghjunali, i circadori anu ancu incorporatu canopies in i so mudelli di custruzzione.Stu disignu blucca a luce di u sole più diretta chì riscalda l'ambiente in l'estiu, eliminendu largamente u trasferimentu di calore poveru è i costi di rinfrescamentu assuciati.A squadra hè sempre travagliendu in altri metudi, cumpresi i sistemi di finestra dinamica per risponde à i bisogni di staggione di riscaldamentu è di rinfrescamentu.
"Cum'è stu studiu mostra, in questa fase di u studiu, pudemu ancu migliurà a prestazione termale generale di i finestri di vetru unicu per esse simili à i finestri di doppiu vetru in l'invernu", disse Wang."Questi risultati sfidanu e nostre soluzioni tradiziunali di utilizà più strati o insulazioni per rinfurzà i finestri di una sola camera per risparmià energia".
"Data l'enorme dumanda in u stock di edifici per l'infrastruttura energetica è l'ambiente, hè imperativu chì avanzemu a nostra cunniscenza per creà edifici efficienti energeticamente", hà dettu Sez Atamtürktur Russcher, Prufissore Harry è Arlene Schell è Capu di Ingegneria di a Costruzione."Dr.Wang è a so squadra facenu una ricerca basica azzione ".
Altri contributori à stu travagliu includenu Enhe Zhang, un studiente graduatu in design architettonicu;Qiuhua Duan, Assistant Professor of Civil Engineering in l'Università di Alabama, hà ricevutu u so PhD in Architectural Engineering da Pennsylvania State University in dicembre 2021;Yuan Zhao, ricercatore in Advanced NanoTherapies Inc., chì hà cuntribuitu à stu travagliu cum'è un ricercatore PhD in Pennsylvania State University, Yangxiao Feng, PhD studiente in design architettonicu.A National Science Foundation è u USDA Natural Resources Conservation Service sustene stu travagliu.
I rivestimenti di i finestri (molecule close-up) sò stati dimustrati per rinfurzà u trasferimentu di u calore da u sole di l'esterno (frecce aranciu) à l'internu di un edifiziu mentre furnisce una trasmissione di luce sufficiente (frecce gialli).Fonte: Image courtesy of Julian Wang.Tutti i diritti riservati.