Փենսիլվանիայի նահանգի համալսարանի մի խումբ հետազոտողներ ուսումնասիրել են պատուհանի միաշերտ ծածկույթի արդյունավետությունը, որը կարող է բարելավել էներգախնայողությունը ձմռանը:Վարկ՝ iStock/@Svetl.Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են.
ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆԱԿԱՆ ՊԱՐԿ, Փենսիլվանիա – Կրկնակի ապակեպատ պատուհանները, որոնք պատված են մեկուսիչ օդի շերտով, կարող են ապահովել ավելի մեծ էներգաարդյունավետություն, քան միապակյա պատուհանները, սակայն գոյություն ունեցող միապակյա պատուհանների փոխարինումը կարող է թանկ կամ տեխնիկապես դժվար լինել:Ավելի խնայող, բայց ոչ արդյունավետ տարբերակն է մեկ խցիկի պատուհանները ծածկել մետաղյա կիսաթափանցիկ թաղանթով, որը ձմռանը կլանում է արևի ջերմության մի մասը՝ չվնասելով ապակու թափանցիկությունը:Ծածկույթի արդյունավետությունը բարելավելու համար Փենսիլվանիայի հետազոտողները ասում են, որ նանոտեխնոլոգիան կարող է օգնել ձմռանը ջերմային արդյունավետությունը հասցնել կրկնակի ապակեպատ պատուհանների հետ:
Փենսիլվանիայի Ճարտարապետական ​​ճարտարագիտության բաժնի թիմը ուսումնասիրել է նանոմաշտաբով բաղադրիչներ պարունակող ծածկույթների էներգախնայողության հատկությունները, որոնք նվազեցնում են ջերմության կորուստը և ավելի լավ կլանում ջերմությունը:Նրանք նաև ավարտեցին շինանյութերի էներգաարդյունավետության առաջին համապարփակ վերլուծությունը:Հետազոտողները հրապարակել են իրենց արդյունքները Energy Conversion and Management ամսագրում:
Ըստ ճարտարապետական ​​ճարտարագիտության դոցենտ Ջուլիան Վանգի՝ մոտ ինֆրակարմիր լույսը՝ արևի լույսի այն մասը, որը մարդիկ չեն տեսնում, բայց կարող են ջերմություն զգալ, կարող են ակտիվացնել որոշակի մետաղական նանոմասնիկների յուրահատուկ ֆոտոջերմային էֆեկտը՝ մեծացնելով ջերմության հոսքը դեպի ներս:պատուհանի միջով:
«Մենք շահագրգռված ենք հասկանալ, թե ինչպես կարող են այդ ազդեցությունները բարելավել շենքերի էներգաարդյունավետությունը, հատկապես ձմռանը», - ասաց Վանգը, ով նաև աշխատում է Փենսիլվանիայի արվեստի և ճարտարապետության դպրոցի Ճարտարապետության և նյութերի ինստիտուտում:
Թիմը նախ մշակել է մոդել՝ գնահատելու համար, թե արևի լույսից որքան ջերմություն կարտացոլվի, կլանվի կամ փոխանցվի մետաղական նանոմասնիկներով պատված պատուհանների միջոցով:Նրանք ընտրել են ֆոտոջերմային միացություն, քանի որ դրա կարողությունը կլանել է մերձ ինֆրակարմիր արևի լույսը, միաժամանակ ապահովելով բավարար տեսանելի լույսի փոխանցում:Մոդելը կանխատեսում է, որ ծածկույթն ավելի քիչ է արտացոլում ինֆրակարմիր լույսը կամ ջերմությունը և ավելի շատ կլանում պատուհանից, քան այլ տեսակի ծածկույթներ:
Հետազոտողները լաբորատորիայում փորձարկել են նանոմասնիկներով պատված միապակյա ապակե պատուհաններ՝ նմանակված արևի լույսի ներքո՝ հաստատելով մոդելավորման կանխատեսումները:Նանոմասնիկներով պատված պատուհանի մի կողմի ջերմաստիճանը զգալիորեն բարձրացավ, ինչը ենթադրում է, որ ծածկույթը կարող է ներծծել արևի լույսից ջերմությունը ներսից՝ փոխհատուցելու ներքին ջերմության կորուստը միապակյա պատուհանների միջոցով:
Հետազոտողները այնուհետև իրենց տվյալները փոխանցել են լայնածավալ սիմուլյացիաների՝ վերլուծելու շենքի էներգիայի խնայողությունը տարբեր կլիմայական պայմաններում:Համեմատած առևտրով հասանելի միայնակ պատուհանների ցածր արտանետման ծածկույթների հետ, ֆոտոջերմային ծածկույթները կլանում են մերձ ինֆրակարմիր սպեկտրի լույսի մեծ մասը, մինչդեռ ավանդաբար ծածկված պատուհաններն այն արտացոլում են դեպի դուրս:Այս մոտ ինֆրակարմիր կլանումը հանգեցնում է մոտ 12-ից 20 տոկոսով ավելի քիչ ջերմության կորստի, քան մյուս ծածկույթները, և շենքի ընդհանուր էներգախնայողության ներուժը հասնում է մոտ 20 տոկոսի՝ համեմատած միապակյա պատուհանների առանց ծածկույթի շենքերի հետ:
Այնուամենայնիվ, Վանգը ասաց, որ ավելի լավ ջերմային հաղորդունակությունը, որն առավելություն է ձմռանը, տաք սեզոնում դառնում է թերություն:Սեզոնային փոփոխությունները հաշվի առնելու համար հետազոտողները նաև հովանոցներ են ներառել իրենց շենքերի մոդելներում:Այս դիզայնը արգելափակում է ավելի ուղիղ արևի լույսը, որը տաքացնում է շրջակա միջավայրը ամռանը՝ հիմնականում վերացնելով ջերմության վատ փոխանցումը և հովացման հետ կապված ծախսերը:Թիմը դեռևս աշխատում է այլ մեթոդների վրա, ներառյալ դինամիկ պատուհանների համակարգերը՝ ջեռուցման և հովացման սեզոնային կարիքները բավարարելու համար:
«Ինչպես ցույց է տալիս այս ուսումնասիրությունը, ուսումնասիրության այս փուլում մենք դեռ կարող ենք բարելավել մեկապակյա պատուհանների ընդհանուր ջերմային ցուցանիշները, որպեսզի ձմռանը նման լինեն կրկնակի ապակեպատ պատուհաններին», - ասաց Վանգը:«Այս արդյունքները մարտահրավեր են նետում մեր ավանդական լուծումներին՝ ավելի շատ շերտեր կամ մեկուսացում օգտագործելու համար մեկ խցիկի պատուհանները վերազինելու համար էներգիա խնայելու համար»:
«Հաշվի առնելով էներգետիկ ենթակառուցվածքների, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի շենքերի հսկայական պահանջարկը, հրամայական է, որ մենք զարգացնենք մեր գիտելիքները՝ էներգաարդյունավետ շենքեր ստեղծելու համար», - ասաց Սեզ Աթամթուրքթուր Ռուսշերը, պրոֆեսոր Հարրին և Առլեն Շելը և շինարարական ճարտարագիտության ղեկավարը:«Դոկտ.Վանգը և նրա թիմը կատարում են գործնական հիմնարար հետազոտություններ»:
Այս աշխատանքի մյուս մասնակիցներն են Էնհե Ժանգը, ճարտարապետական ​​դիզայնի ասպիրանտ;Քիուհուա Դուանը, Ալաբամայի համալսարանի քաղաքացիական ճարտարագիտության ասիստենտ, ճարտարապետական ​​ճարտարագիտության թեկնածուն ստացել է Փենսիլվանիայի պետական ​​համալսարանից 2021 թվականի դեկտեմբերին;Յուան Չժաոն, Advanced NanoTherapies Inc.-ի հետազոտող, ով նպաստել է այս աշխատանքին որպես Փենսիլվանիայի պետական ​​համալսարանի գիտությունների թեկնածու, Յանգսյաո Ֆենգ, ճարտարապետական ​​դիզայնի ասպիրանտ:Ազգային գիտական ​​հիմնադրամը և ԱՄՆ Բնական ռեսուրսների պահպանության ծառայությունը աջակցել են այս աշխատանքին:
Ապացուցված է, որ լուսամուտների ծածկույթները (մոտ մոլեկուլները) ուժեղացնում են ջերմության փոխանցումը արտաքին արևի լույսից (նարնջագույն սլաքներ) շենքի ներս՝ միաժամանակ ապահովելով բավարար լույսի փոխանցում (դեղին սլաքներ):Աղբյուր. Պատկերը՝ Ջուլիան Վանգի կողմից:Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են.