პენსილვანიის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა გამოიკვლია ფანჯრის ერთფენიანი საფარის ეფექტურობა, რომელსაც შეუძლია გააუმჯობესოს ენერგიის დაზოგვა ზამთარში.კრედიტი: iStock/@Svetl.Ყველა უფლება დაცულია.
UNIVERSITY PARK, პენსილვანია - ორმაგი მინის ფანჯრებს, რომლებიც მოთავსებულია საიზოლაციო ჰაერის ფენით, შეუძლია უზრუნველყოს უფრო დიდი ენერგოეფექტურობა, ვიდრე ერთსართულიანი ფანჯრები, მაგრამ არსებული ერთი მინის ფანჯრების შეცვლა შეიძლება იყოს ძვირი ან ტექნიკურად რთული.უფრო ეკონომიური, მაგრამ ნაკლებად ეფექტური ვარიანტია ერთკამერიანი ფანჯრების დაფარვა გამჭვირვალე მეტალის ფირით, რომელიც შთანთქავს მზის სითბოს ნაწილს ზამთარში შუშის გამჭვირვალობის შელახვის გარეშე.საფარის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, პენსილვანიის მკვლევარები ამბობენ, რომ ნანოტექნოლოგიას შეუძლია ზამთარში ორმაგი მინის ფანჯრების თერმული ეფექტურობის გაზრდა.
პენსილვანიის არქიტექტურული ინჟინერიის დეპარტამენტის ჯგუფმა გამოიკვლია ნანომასშტაბიანი კომპონენტების შემცველი საფარის ენერგიის დაზოგვის თვისებები, რომლებიც ამცირებს სითბოს დაკარგვას და უკეთ შთანთქავს სითბოს.მათ ასევე დაასრულეს სამშენებლო მასალების ენერგოეფექტურობის პირველი ყოვლისმომცველი ანალიზი.მკვლევარებმა თავიანთი დასკვნები გამოაქვეყნეს ჟურნალში Energy Conversion and Management.
არქიტექტურული ინჟინერიის ასოცირებული პროფესორის, ჯულიან ვანგის თქმით, ინფრაწითელ სინათლეს - მზის სინათლის ნაწილს, რომელსაც ადამიანი ვერ ხედავს, მაგრამ სითბოს გრძნობს - შეუძლია გარკვეული ლითონის ნანონაწილაკების უნიკალური ფოტოთერმული ეფექტის გააქტიურება, რაც გაზრდის სითბოს ნაკადს შიგნით.ფანჯრიდან.
„ჩვენ დაინტერესებული ვართ იმის გაგებით, თუ როგორ შეიძლება ამ ეფექტებმა გააუმჯობესოს შენობების ენერგოეფექტურობა, განსაკუთრებით ზამთარში“, - თქვა ვანგმა, რომელიც ასევე მუშაობს პენსილვანიის ხელოვნებისა და არქიტექტურის სკოლის არქიტექტურისა და მასალების ინსტიტუტში.
ჯგუფმა პირველად შეიმუშავა მოდელი, რათა შეაფასოს მზის შუქის სითბოს ასახვა, შთანთქმა ან გადაცემა ლითონის ნანონაწილაკებით დაფარული ფანჯრების მეშვეობით.მათ აირჩიეს ფოტოთერმული ნაერთი იმის გამო, რომ მას შეუძლია შთანთქას ახლო ინფრაწითელი მზის შუქი, მაგრამ ამავე დროს უზრუნველყოს საკმარისი ხილული სინათლის გადაცემა.მოდელი პროგნოზირებს, რომ საფარი ნაკლებად ირეკლავს ინფრაწითელ სინათლეს ან სითბოს და უფრო მეტს შთანთქავს ფანჯრიდან, ვიდრე სხვა ტიპის საფარი.
მკვლევარებმა ლაბორატორიაში გამოსცადეს ერთი მინის ფანჯრები, დაფარული ნანონაწილაკებით, მზის იმიტირებული შუქის ქვეშ, რაც ადასტურებს სიმულაციის პროგნოზებს.ნანონაწილაკებით დაფარული ფანჯრის ერთ მხარეს ტემპერატურა საგრძნობლად გაიზარდა, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ საფარს შეუძლია მზის შუქის სითბოს შთანთქმა შიგნიდან, რათა კომპენსირება მოახდინოს შიდა სითბოს დაკარგვის ერთი მინის ფანჯრების მეშვეობით.
შემდეგ მკვლევარებმა თავიანთი მონაცემები შეიტანეს ფართომასშტაბიან სიმულაციებში, რათა გააანალიზონ შენობის ენერგიის დაზოგვა სხვადასხვა კლიმატურ პირობებში.კომერციულად ხელმისაწვდომი ფანჯრების დაბალი ემისიის საფარებთან შედარებით, ფოტოთერმული საფარი შთანთქავს სინათლის უმეტეს ნაწილს ინფრაწითელ სპექტრში, ხოლო ტრადიციულად დაფარული ფანჯრები ასახავს მას გარედან.ეს ახლო ინფრაწითელი შთანთქმა იწვევს დაახლოებით 12-დან 20 პროცენტით ნაკლებ სითბოს დაკარგვას, ვიდრე სხვა საფარები, და შენობის მთლიანი ენერგიის დაზოგვის პოტენციალი აღწევს დაახლოებით 20 პროცენტს, ვიდრე ცალფარიან ფანჯრებზე გადახურულ შენობებთან შედარებით.
თუმცა, ვანგმა თქვა, რომ უკეთესი თბოგამტარობა, უპირატესობა ზამთარში, თბილ სეზონზე მინუსი ხდება.სეზონური ცვლილებების გასათვალისწინებლად, მკვლევარებმა თავიანთი შენობების მოდელებში ტილოებიც შეიტანეს.ეს დიზაინი ბლოკავს მზის უფრო პირდაპირ შუქს, რომელიც ათბობს გარემოს ზაფხულში, დიდწილად გამორიცხავს ცუდ სითბოს გადაცემას და გაგრილების ხარჯებს.გუნდი ჯერ კიდევ მუშაობს სხვა მეთოდებზე, მათ შორის დინამიური ფანჯრის სისტემებზე გათბობისა და გაგრილების სეზონური საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.
„როგორც ეს კვლევა გვიჩვენებს, კვლევის ამ ეტაპზე ჩვენ მაინც შეგვიძლია გავაუმჯობესოთ ერთი მინის ფანჯრების საერთო თერმული მოქმედება, რათა ზამთარში ორმაგი მინის ფანჯრების მსგავსი იყოს“, - თქვა ვანგმა.”ეს შედეგები ეჭვქვეშ აყენებს ჩვენს ტრადიციულ გადაწყვეტილებებს მეტი ფენის ან იზოლაციის გამოყენების შესახებ ერთკამერიანი ფანჯრების გადაკეთება ენერგიის დაზოგვის მიზნით.”
„შენობების მარაგზე დიდი მოთხოვნილების გათვალისწინებით ენერგეტიკულ ინფრასტრუქტურაზე, ისევე როგორც გარემოზე, აუცილებელია, რომ გავაუმჯობესოთ ჩვენი ცოდნა ენერგოეფექტური შენობების შესაქმნელად“, - თქვა სეზ ატამტურქტურ რუშერმა, პროფესორმა ჰარიმ და არლენ შეელმა და სამშენებლო ინჟინერიის ხელმძღვანელმა.„Dr.ვანგი და მისი გუნდი აწარმოებენ საფუძვლიან კვლევას. ”
ამ სამუშაოს სხვა მონაწილეებია ენჰე ჟანგი, არქიტექტურული დიზაინის ასპირანტურა;Qiuhua Duan, ალაბამას უნივერსიტეტის სამოქალაქო ინჟინერიის ასისტენტ პროფესორმა, მიიღო დოქტორი არქიტექტურულ ინჟინერიაში პენსილვანიის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან 2021 წლის დეკემბერში;იუან ჟაო, Advanced NanoTherapies Inc.-ის მკვლევარი, რომელმაც წვლილი შეიტანა ამ სამუშაოში, როგორც დოქტორანტი პენსილვანიის სახელმწიფო უნივერსიტეტში, იანქსიაო ფენგი, დოქტორანტი არქიტექტურულ დიზაინში.ამ სამუშაოს მხარი დაუჭირეს ეროვნულმა სამეცნიერო ფონდმა და USDA-ს ბუნებრივი რესურსების კონსერვაციის სამსახურმა.
ნაჩვენებია, რომ ფანჯრის საფარი (მოლეკულები ახლო ხედიდან) აძლიერებს სითბოს გადაცემას გარე მზის შუქიდან (ნარინჯისფერი ისრები) შენობის ინტერიერში, მაგრამ მაინც უზრუნველყოფს საკმარისი სინათლის გადაცემას (ყვითელი ისრები).წყარო: სურათი ჯულიან ვანგის თავაზიანობით.Ყველა უფლება დაცულია.