Hópur vísindamanna við Pennsylvania State University kannaði virkni eins lags gluggahlífar sem getur bætt orkusparnað á veturna.Inneign: iStock/@Svetl.Allur réttur áskilinn.
HÁSKÓLAGARÐURINN, Pennsylvaníu - Tvöfaldir gluggar með lag af einangrandi lofti geta veitt meiri orkunýtni en eins rúðu gluggar, en að skipta um núverandi eins rúðu glugga getur verið kostnaðarsamt eða tæknilega krefjandi.Hagkvæmari en áhrifaminni kostur er að hylja eins hólfa glugga með hálfgagnsærri málmfilmu sem dregur í sig hluta af hita sólarinnar á veturna án þess að skerða gegnsæi glersins.Til að bæta skilvirkni húðunar segja vísindamenn í Pennsylvaníu að nanótækni geti hjálpað til við að ná hitauppstreymi upp á við tvöfalt gler í gluggum á veturna.
Hópur frá Pennsylvania Department of Architectural Engineering rannsakaði orkusparandi eiginleika húðunar sem innihélt íhluti á nanóskala sem draga úr hitatapi og gleypa hita betur.Þeir luku einnig fyrstu heildargreiningu á orkunýtni byggingarefna.Rannsakendur birtu niðurstöður sínar í Energy Conversion and Management.
Samkvæmt Julian Wang, dósent í byggingarverkfræði, getur nær-innrautt ljós - sá hluti sólarljóssins sem menn geta ekki séð en finna fyrir hita - virkjað einstök ljóshitaáhrif ákveðinna nanóagna úr málmi, aukið varmaflæði inn á við.í gegnum gluggann.
"Við höfum áhuga á að skilja hvernig þessi áhrif geta bætt orkunýtni bygginga, sérstaklega á veturna," sagði Wang, sem einnig starfar við Institute of Architecture and Materials við Pennsylvania School of Art and Architecture.
Hópurinn þróaði fyrst líkan til að meta hversu mikill hiti frá sólarljósi myndi endurkastast, gleypa eða berast í gegnum glugga sem eru húðaðir með nanóögnum úr málmi.Þeir völdu ljóshitaefnasamband vegna getu þess til að gleypa nær-innrauðu sólarljósi en veita samt nægilega sýnilegu ljósgeislun.Líkanið spáir því að húðunin endurkasti minna nálægt innrauðu ljósi eða hita og gleypi meira í gegnum gluggann en flestar aðrar tegundir húðunar.
Rannsakendur prófuðu einnar rúðu glerglugga húðaðir með nanóögnum undir hermdu sólarljósi í rannsóknarstofu, sem staðfestir eftirlíkingarspár.Hitastigið á annarri hlið nanóagnahúðaðs gluggans jókst verulega, sem bendir til þess að húðunin geti tekið í sig hita frá sólarljósi innan frá til að vega upp á móti innra hitatapi í gegnum eins rúðu glugga.
Rannsakendur lögðu síðan gögn sín inn í stórfelldar uppgerð til að greina orkusparnað byggingarinnar við mismunandi loftslagsaðstæður.Í samanburði við húðun með lágum útgeislun á stökum gluggum sem fást í verslun, gleypa ljóshitahúð mest af ljósi í nær-innrauða litrófinu, en venjulega húðaðir gluggar endurkasta því út á við.Þetta nær-innrauða frásog hefur í för með sér um 12 til 20 prósent minna hitatapi en önnur húðun og heildarorkusparnaðarmöguleiki byggingarinnar nær um 20 prósent miðað við óhúðaðar byggingar á eins rúðu gluggum.
Hins vegar sagði Wang að betri hitaleiðni, kostur á veturna, verði ókostur á heitum árstíð.Til að taka tillit til árstíðabundinna breytinga, felldu vísindamennirnir einnig tjaldhiminn inn í byggingarlíkön sín.Þessi hönnun hindrar beinan sólarljós sem hitar upp umhverfið á sumrin og útilokar að mestu lélegan hitaflutning og tengdan kælikostnað.Teymið er enn að vinna að öðrum aðferðum, þar á meðal kraftmiklum gluggakerfum til að mæta árstíðabundnum upphitunar- og kæliþörfum.
"Eins og þessi rannsókn sýnir, á þessu stigi rannsóknarinnar, getum við enn bætt heildar hitauppstreymi glugga með einum gleri til að vera svipað og tvöföldu gleri á veturna," sagði Wang."Þessar niðurstöður skora á hefðbundnar lausnir okkar að nota fleiri lög eða einangrun til að endurnýta eins hólfa glugga til að spara orku."
„Í ljósi mikillar eftirspurnar í byggingarmagni eftir orkumannvirkjum sem og umhverfi, er mikilvægt að við efla þekkingu okkar til að búa til orkunýtnar byggingar,“ sagði Sez Atamtürktur Russcher, prófessor Harry og Arlene Schell og yfirmaður byggingarverkfræði.„Dr.Wang og teymi hans eru að gera raunhæfar grunnrannsóknir.
Aðrir þátttakendur í þessari vinnu eru Enhe Zhang, framhaldsnemi í byggingarlist;Qiuhua Duan, lektor í byggingarverkfræði við háskólann í Alabama, fékk doktorsgráðu sína í byggingarverkfræði frá Pennsylvania State University í desember 2021;Yuan Zhao, rannsakandi hjá Advanced NanoTherapies Inc., sem lagði sitt af mörkum til þessarar vinnu sem doktorsfræðingur við Pennsylvania State University, Yangxiao Feng, doktorsnemi í byggingarhönnun.National Science Foundation og USDA Natural Resources Conservation Service studdu þessa vinnu.
Sýnt hefur verið fram á að gluggahlífar (nærmyndasameindir) eykur flutning varma frá sólarljósi utandyra (appelsínugular örvar) inn í byggingu en veitir samt nægjanlega ljósgeislun (gular örvar).Heimild: Mynd með leyfi Julian Wang.Allur réttur áskilinn.