Група истражувачи од Државниот универзитет во Пенсилванија ја истражуваа ефективноста на еднослојното покривање на прозорецот што може да ја подобри заштедата на енергија во зима.Кредит: iStock/@Svetl.Сите права се задржани.
УНИВЕРЗИТЕТСКИ ПАРК, Пенсилванија - Двојните застаклените прозорци обложени со слој од изолационен воздух може да обезбедат поголема енергетска ефикасност од прозорците со едно стакло, но замената на постоечките прозорци со едно стакло може да биде скапа или технички предизвикувачка.Поекономична, но помалку ефикасна опција е покривање на прозорците со една комора со проѕирен метален филм, кој апсорбира дел од сончевата топлина во зима без да ја загрози проѕирноста на стаклото.За да се подобри ефикасноста на облогата, истражувачите од Пенсилванија велат дека нанотехнологијата може да помогне да се доведат топлинските перформанси на исто ниво со двојните застаклените прозорци во зима.
Тим од Одделот за архитектонско инженерство во Пенсилванија ги истражуваше својствата за заштеда на енергија на облогите што содржат компоненти на нано размери кои ја намалуваат загубата на топлина и подобро ја апсорбираат топлината.Тие ја завршија и првата сеопфатна анализа на енергетската ефикасност на градежните материјали.Истражувачите ги објавија своите наоди во Energy Conversion and Management.
Според Џулијан Ванг, вонреден професор по архитектонско инженерство, блиската инфрацрвена светлина - делот од сончевата светлина што луѓето не можат да го видат, но можат да ја почувствуваат топлината - може да го активира уникатниот фототермички ефект на одредени метални наночестички, зголемувајќи го протокот на топлина навнатре.преку прозорецот.
„Ние сме заинтересирани да разбереме како овие ефекти можат да ја подобрат енергетската ефикасност на зградите, особено во зима“, рече Ванг, кој исто така работи во Институтот за архитектура и материјали на Школата за уметност и архитектура во Пенсилванија.
Тимот прво разви модел за да процени колку топлина од сончевата светлина ќе се рефлектира, апсорбира или пренесе низ прозорците обложени со метални наночестички.Тие избраа фототермално соединение поради неговата способност да апсорбира блиска инфрацрвена сончева светлина додека сепак обезбедува доволно видлив пренос на светлина.Моделот предвидува дека облогата рефлектира помалку во близина на инфрацрвената светлина или топлина и апсорбира повеќе низ прозорецот од повеќето други видови облоги.
Истражувачите тестирале стаклени прозорци со едно стакло обложени со наночестички под симулирана сончева светлина во лабораторија, потврдувајќи ги предвидувањата за симулација.Температурата на едната страна од прозорецот обложен со наночестички значително се зголеми, што сугерира дека облогата може да ја апсорбира топлината од сончевата светлина одвнатре за да ја компензира внатрешната загуба на топлина преку прозорците со едно стакло.
Истражувачите потоа ги внесоа своите податоци во големи симулации за да ги анализираат заштедите на енергија на зградата под различни климатски услови.Во споредба со облогите со ниска емисија на комерцијално достапни единечни прозорци, фототермалните облоги апсорбираат најголем дел од светлината во скоро инфрацрвениот спектар, додека традиционално обложените прозорци ја рефлектираат нанадвор.Оваа блиска инфрацрвена апсорпција резултира со околу 12 до 20 проценти помала загуба на топлина од другите премази, а вкупниот потенцијал за заштеда на енергија на зградата достигнува околу 20 проценти во споредба со необложените згради на прозорците со едно стакло.
Сепак, Ванг рече дека подобрата топлинска спроводливост, предност во зима, станува недостаток во топлата сезона.За да се земат предвид сезонските промени, истражувачите исто така вградија настрешници во нивните модели на згради.Овој дизајн ја блокира подиректната сончева светлина што ја загрева околината во лето, во голема мера го елиминира лошиот пренос на топлина и сите поврзани трошоци за ладење.Тимот сè уште работи на други методи, вклучително и динамични системи за прозорци за да се задоволат сезонските потреби за греење и ладење.
„Како што покажува оваа студија, во оваа фаза од студијата, сè уште можеме да ги подобриме севкупните термички перформанси на едно застаклените прозорци за да бидат слични на прозорците со двојно застаклување во зима“, рече Ванг.„Овие резултати ги предизвикуваат нашите традиционални решенија за користење на повеќе слоеви или изолација за доградба на еднокоморни прозорци за заштеда на енергија“.
„Со оглед на огромната побарувачка во градежниот фонд за енергетска инфраструктура, како и за животната средина, императив е да го унапредиме нашето знаење за да создадеме енергетски ефикасни згради“, рече Сез Атамтурктур ​​Рушер, професор Хари и Арлин Шел и шеф на градежното инженерство.„Др.Ванг и неговиот тим прават акциони основни истражувања“.
Други соработници на оваа работа вклучуваат Енхе Жанг, дипломиран студент по архитектонски дизајн;Киухуа Дуан, доцент по градежништво на Универзитетот во Алабама, го доби својот докторат по архитектонско инженерство од Државниот универзитет во Пенсилванија во декември 2021 година;Јуан Жао, истражувач во Advanced NanoTherapies Inc., кој придонесе за оваа работа како доктор-истражувач на Државниот универзитет во Пенсилванија, Јангсијао Фенг, докторант по архитектонски дизајн.Националната научна фондација и Службата за зачувување на природните ресурси на USDA ја поддржаа оваа работа.
Се покажа дека прекривките на прозорците (молекули одблиску) го подобруваат преносот на топлина од надворешната сончева светлина (портокалови стрелки) до внатрешноста на зградата додека сè уште обезбедуваат доволен пренос на светлина (жолти стрелки).Извор: Сликата е дадена на Џулијан Ванг.Сите права се задржани.