पेन्सिलभेनिया स्टेट युनिभर्सिटीका अन्वेषकहरूको समूहले जाडोमा ऊर्जा बचतमा सुधार गर्न सक्ने एकल-लेयर विन्डो कभरिङको प्रभावकारिताको अनुसन्धान गरे।क्रेडिट: iStock/@Svetl।सबै अधिकार सुरक्षित।
युनिभर्सिटी पार्क, पेन्सिलभेनिया - इन्सुलेट हावाको तहमा स्यान्डविच गरिएका डबल-ग्लाज्ड विन्डोजहरूले एकल-फलक झ्यालहरू भन्दा बढी ऊर्जा दक्षता प्रदान गर्न सक्छ, तर अवस्थित एकल-फलक विन्डोहरू प्रतिस्थापन गर्न महँगो वा प्राविधिक रूपमा चुनौतीपूर्ण हुन सक्छ।एक अधिक किफायती, तर कम प्रभावकारी विकल्प भनेको एकल-चेम्बर विन्डोजहरूलाई पारदर्शी धातुको फिल्मले ढाक्नु हो, जसले शीतको पारदर्शितामा सम्झौता नगरी जाडोमा सूर्यको तापलाई अवशोषित गर्दछ।कोटिंग दक्षता सुधार गर्न, पेन्सिलभेनियाका अन्वेषकहरू भन्छन् कि न्यानो टेक्नोलोजीले जाडोमा डबल-ग्लाज्ड विन्डोजको बराबर थर्मल प्रदर्शन ल्याउन मद्दत गर्न सक्छ।
आर्किटेक्चरल इन्जिनियरिङ्को पेन्सिलभेनिया विभागको टोलीले नानोस्केल कम्पोनेन्टहरू समावेश गर्ने कोटिंग्सको ऊर्जा-बचत गुणहरूको अनुसन्धान गर्‍यो जसले गर्मी हानि कम गर्दछ र राम्रोसँग तातो अवशोषित गर्दछ।तिनीहरूले निर्माण सामग्रीको ऊर्जा दक्षताको पहिलो व्यापक विश्लेषण पनि पूरा गरे।शोधकर्ताहरूले आफ्नो निष्कर्ष ऊर्जा रूपान्तरण र व्यवस्थापनमा प्रकाशित गरे।
आर्किटेक्चरल इन्जिनियरिङका सहयोगी प्रोफेसर जुलियन वाङका अनुसार, नजिकको इन्फ्रारेड प्रकाश - सूर्यको प्रकाशको भाग जुन मानिसले देख्न सक्दैन तर गर्मी महसुस गर्न सक्छ - निश्चित धातु न्यानो कणहरूको अद्वितीय फोटोथर्मल प्रभावलाई सक्रिय गर्न सक्छ, भित्री ताप प्रवाह बढाउँछ।झ्याल मार्फत।
"यी प्रभावहरूले विशेष गरी जाडोमा भवनहरूको ऊर्जा दक्षता कसरी सुधार गर्न सक्छ भनेर बुझ्न हामी इच्छुक छौं," पेन्सिल्भेनिया स्कूल अफ आर्ट एन्ड आर्किटेक्चरको इन्स्टिच्युट अफ आर्किटेक्चर र मटेरियलमा काम गर्ने वाङले भने।
टोलीले पहिलो पटक सूर्यको किरणबाट कति तापक्रम परावर्तित, अवशोषित वा धातुको न्यानो कणहरूले लेपित विन्डोहरू मार्फत प्रसारित हुनेछ भनेर अनुमान गर्न एउटा मोडेल विकास गर्‍यो।तिनीहरूले फोटोथर्मल कम्पाउन्ड छनौट गरे किनभने यसको नजिकको इन्फ्रारेड सूर्यको प्रकाश अवशोषित गर्ने क्षमताको कारण अझै पनि पर्याप्त दृश्य प्रकाश प्रसारण प्रदान गर्दछ।मोडेलले भविष्यवाणी गर्छ कि कोटिंगले इन्फ्रारेड प्रकाश वा तापको नजिक कम प्रतिबिम्बित गर्दछ र अन्य प्रकारका कोटिंग्स भन्दा झ्यालबाट बढी अवशोषित गर्दछ।
अन्वेषकहरूले प्रयोगशालामा सिमुलेटेड सूर्यको प्रकाश अन्तर्गत नैनोकणहरूसँग लेपित एकल-फलक गिलास विन्डोहरू परीक्षण गरे, सिमुलेशन भविष्यवाणीहरू पुष्टि गर्दै।न्यानोपार्टिकल-लेपित विन्डोको एक छेउको तापक्रम उल्लेखनीय रूपमा बढ्यो, जसले एकल-फलक विन्डोहरू मार्फत आन्तरिक तातो हानिको क्षतिपूर्ति गर्न कोटिंगले भित्रबाट सूर्यको किरणबाट तातो अवशोषित गर्न सक्छ भन्ने सुझाव दिन्छ।
त्यसपछि अन्वेषकहरूले विभिन्न जलवायु परिस्थितिहरूमा भवनको ऊर्जा बचतको विश्लेषण गर्न ठूलो मात्रामा सिमुलेशनहरूमा आफ्नो डेटा फिड गरे।व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध एकल विन्डोजको कम उत्सर्जनशील कोटिंग्सको तुलनामा, फोटोथर्मल कोटिंग्सले नजिकको इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममा अधिकांश प्रकाशलाई अवशोषित गर्दछ, जबकि परम्परागत रूपमा लेपित विन्डोहरूले यसलाई बाहिरी रूपमा प्रतिबिम्बित गर्दछ।यो नजिकको इन्फ्रारेड अवशोषणले अन्य कोटिंग्सको तुलनामा लगभग 12 देखि 20 प्रतिशत कम तातो हानिमा परिणाम दिन्छ, र भवनको समग्र ऊर्जा बचत क्षमता एकल-फलक विन्डोहरूमा अनकोटेड भवनहरूको तुलनामा लगभग 20 प्रतिशत पुग्छ।
यद्यपि, वाङले राम्रो थर्मल चालकता, जाडोमा एक फाइदा, न्यानो मौसममा नोक्सान हुने बताए।मौसमी परिवर्तनहरूको लागि खाता बनाउन, अन्वेषकहरूले उनीहरूको भवन मोडेलहरूमा क्यानोपीहरू पनि समावेश गरे।यो डिजाइनले गर्मीमा वातावरणलाई तातो बनाउने बढी प्रत्यक्ष सूर्यको प्रकाशलाई रोक्छ, ठूलो मात्रामा खराब ताप स्थानान्तरण र कुनै पनि सम्बन्धित शीतलन लागतहरू हटाउँछ।टोली अझै मौसमी तताउने र चिसो आवश्यकताहरू पूरा गर्न गतिशील विन्डो प्रणाली सहित अन्य विधिहरूमा काम गरिरहेको छ।
"यस अध्ययनले देखाउँछ, अध्ययनको यस चरणमा, हामी अझै पनि एकल-ग्लाज्ड विन्डोजको समग्र थर्मल कार्यसम्पादनलाई जाडोमा डबल-ग्लाज्ड विन्डोज जस्तै हुन सक्छौं," वाङले भने।"यी परिणामहरूले ऊर्जा बचत गर्न एकल-चेम्बर विन्डोहरू पुन: प्राप्त गर्न थप तहहरू वा इन्सुलेशन प्रयोग गर्ने हाम्रो परम्परागत समाधानहरूलाई चुनौती दिन्छ।"
"उर्जा पूर्वाधार र वातावरणको लागि निर्माण स्टकमा ठूलो मागलाई ध्यानमा राख्दै, हामीले ऊर्जा कुशल भवनहरू सिर्जना गर्न हाम्रो ज्ञानलाई अगाडि बढाउनु आवश्यक छ," प्रोफेसर ह्यारी र अर्लेन शेल र कन्स्ट्रक्सन इन्जिनियरिङका प्रमुख सेज अटामटुर्कटुर रुशरले भने।“डा.वाङ र उनको टोलीले कार्ययोग्य आधारभूत अनुसन्धान गरिरहेका छन्।
यस कार्यमा अन्य योगदानकर्ताहरू एनहे झाङ, वास्तुकला डिजाइनमा स्नातक विद्यार्थी समावेश छन्;अलाबामा विश्वविद्यालयमा सिभिल इन्जिनियरिङका सहायक प्रोफेसर किउहुआ डुआनले डिसेम्बर २०२१ मा पेन्सिलभेनिया स्टेट युनिभर्सिटीबाट आर्किटेक्चरल इन्जिनियरिङमा पीएचडी प्राप्त गरे;Yuan Zhao, उन्नत NanoTherapies Inc. का शोधकर्ता, जसले पेन्सिल्भेनिया स्टेट युनिभर्सिटीमा पीएचडी शोधकर्ताको रूपमा यस काममा योगदान पुर्‍याएका थिए, याङ्ग्सियाओ फेंग, वास्तुकला डिजाइनमा पीएचडी विद्यार्थी।राष्ट्रिय विज्ञान प्रतिष्ठान र USDA प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवाले यो कामलाई समर्थन गर्यो।
विन्डो कभरिङहरू (क्लोज-अप अणुहरू) ले बाहिरी सूर्यको किरण (सुन्तला तीरहरू) बाट भवनको भित्री भागमा तापको स्थानान्तरण बढाउने देखाइएको छ जबकि अझै पर्याप्त प्रकाश प्रसारण (पहेंलो तीरहरू) प्रदान गर्दछ।स्रोत: जुलियन वांग को छवि सौजन्य।सबै अधिकार सुरक्षित।