Ang isang pangkat ng mga mananaliksik sa Pennsylvania State University ay nag-imbestiga sa pagiging epektibo ng isang solong-layer na takip sa bintana na maaaring mapabuti ang pagtitipid ng enerhiya sa taglamig.Pinasasalamatan: iStock/@Svetl.Lahat ng karapatan ay nakalaan.
UNIVERSITY PARK, Pennsylvania — Ang mga double-glazed na bintana na nakasabit sa isang layer ng insulating air ay maaaring magbigay ng higit na kahusayan sa enerhiya kaysa sa mga single-pane na bintana, ngunit ang pagpapalit ng mga kasalukuyang single-pane na bintana ay maaaring magastos o teknikal na hamon.Ang isang mas matipid, ngunit hindi gaanong epektibong opsyon ay upang takpan ang mga single-chamber windows na may translucent metal film, na sumisipsip ng ilan sa init ng araw sa taglamig nang hindi nakompromiso ang transparency ng salamin.Upang mapabuti ang kahusayan ng patong, sinabi ng mga mananaliksik sa Pennsylvania na ang nanotechnology ay maaaring makatulong na dalhin ang thermal performance na katumbas ng mga double-glazed na bintana sa taglamig.
Ang isang koponan mula sa Pennsylvania Department of Architectural Engineering ay nag-imbestiga sa mga katangian ng pagtitipid ng enerhiya ng mga coatings na naglalaman ng mga nanoscale na bahagi na nagpapababa ng pagkawala ng init at mas mahusay na sumipsip ng init.Nakumpleto din nila ang unang komprehensibong pagsusuri ng kahusayan ng enerhiya ng mga materyales sa gusali.Inilathala ng mga mananaliksik ang kanilang mga natuklasan sa Energy Conversion and Management.
Ayon kay Julian Wang, isang associate professor ng architectural engineering, ang malapit-infrared na ilaw — ang bahagi ng sikat ng araw na hindi nakikita ng mga tao ngunit nakakaramdam ng init — ay maaaring mag-activate ng kakaibang photothermal na epekto ng ilang metal nanoparticle, na nagpapataas ng daloy ng init papasok.sa bintana.
"Interesado kaming maunawaan kung paano mapapabuti ng mga epektong ito ang kahusayan ng enerhiya ng mga gusali, lalo na sa taglamig," sabi ni Wang, na nagtatrabaho din sa Institute of Architecture and Materials sa Pennsylvania School of Art and Architecture.
Ang koponan ay unang bumuo ng isang modelo upang tantiyahin kung gaano karaming init mula sa sikat ng araw ang masasalamin, maa-absorb, o maililipat sa pamamagitan ng mga bintanang pinahiran ng mga metal na nanoparticle.Pinili nila ang isang photothermal compound dahil sa kakayahang sumipsip ng malapit-infrared na sikat ng araw habang nagbibigay pa rin ng sapat na visible light transmission.Hinuhulaan ng modelo na ang coating ay hindi sumasalamin sa malapit sa infrared na liwanag o init at mas sumisipsip sa bintana kaysa sa karamihan ng iba pang mga uri ng coatings.
Sinubukan ng mga mananaliksik ang mga single-pane glass windows na pinahiran ng mga nanoparticle sa ilalim ng simulate na sikat ng araw sa isang lab, na nagpapatunay sa mga hula sa simulation.Ang temperatura sa isang bahagi ng nanoparticle-coated window ay tumaas nang malaki, na nagmumungkahi na ang coating ay maaaring sumipsip ng init mula sa sikat ng araw mula sa loob upang mabayaran ang panloob na pagkawala ng init sa pamamagitan ng mga single-pane na bintana.
Pagkatapos ay ipinakain ng mga mananaliksik ang kanilang data sa malalaking simulation upang pag-aralan ang pagtitipid ng enerhiya ng gusali sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng klima.Kung ikukumpara sa mga low emissivity coating ng mga single window na available sa komersyo, ang mga photothermal coating ay sumisipsip ng halos lahat ng liwanag sa near-infrared spectrum, habang ang tradisyonal na coated na mga bintana ay sumasalamin dito palabas.Ang malapit-infrared na pagsipsip na ito ay nagreresulta sa humigit-kumulang 12 hanggang 20 porsiyentong mas kaunting pagkawala ng init kaysa sa iba pang mga coatings, at ang kabuuang potensyal ng pagtitipid ng enerhiya ng gusali ay umabot sa humigit-kumulang 20 porsiyento kumpara sa mga hindi na-coated na gusali sa mga single-pane window.
Gayunpaman, sinabi ni Wang na ang mas mahusay na thermal conductivity, isang kalamangan sa taglamig, ay nagiging isang kawalan sa mainit na panahon.Upang isaalang-alang ang mga pana-panahong pagbabago, isinama din ng mga mananaliksik ang mga canopy sa kanilang mga modelo ng gusali.Hinaharangan ng disenyong ito ang mas direktang sikat ng araw na nagpapainit sa kapaligiran sa tag-araw, na higit na nag-aalis ng mahinang paglipat ng init at anumang nauugnay na mga gastos sa pagpapalamig.Gumagawa pa rin ang team ng iba pang paraan, kabilang ang mga dynamic na window system para matugunan ang mga pana-panahong pangangailangan sa pag-init at pagpapalamig.
"Tulad ng ipinapakita ng pag-aaral na ito, sa yugtong ito ng pag-aaral, maaari pa rin nating pagbutihin ang pangkalahatang thermal performance ng mga single-glazed na bintana upang maging katulad ng mga double-glazed na bintana sa taglamig," sabi ni Wang."Hinahamon ng mga resultang ito ang aming mga tradisyunal na solusyon sa paggamit ng higit pang mga layer o insulation para i-retrofit ang mga single-chamber window para makatipid ng enerhiya."
"Dahil sa malaking pangangailangan sa stock ng gusali para sa imprastraktura ng enerhiya pati na rin sa kapaligiran, kinakailangan na isulong natin ang ating kaalaman upang lumikha ng mga gusaling mahusay sa enerhiya," sabi ni Sez Atamtürktur Russcher, Propesor Harry at Arlene Schell at Pinuno ng Construction Engineering.“Si Dr.Si Wang at ang kanyang koponan ay gumagawa ng naaaksyunan na pangunahing pananaliksik."
Kabilang sa iba pang nag-ambag sa gawaing ito si Enhe Zhang, isang nagtapos na estudyante sa disenyo ng arkitektura;Si Qiuhua Duan, Assistant Professor ng Civil Engineering sa University of Alabama, ay tumanggap ng kanyang PhD sa Architectural Engineering mula sa Pennsylvania State University noong Disyembre 2021;Yuan Zhao, researcher sa Advanced NanoTherapies Inc., na nag-ambag sa gawaing ito bilang PhD researcher sa Pennsylvania State University, Yangxiao Feng, PhD student sa architectural design.Sinuportahan ng National Science Foundation at ng USDA Natural Resources Conservation Service ang gawaing ito.
Ang mga panakip sa bintana (close-up molecule) ay ipinakita upang mapahusay ang paglipat ng init mula sa panlabas na sikat ng araw (orange na arrow) patungo sa loob ng isang gusali habang nagbibigay pa rin ng sapat na pagpapadala ng liwanag (dilaw na mga arrow).Pinagmulan: Larawan ng kagandahang-loob ni Julian Wang.Lahat ng karapatan ay nakalaan.