Група даследчыкаў з Універсітэта штата Пенсільванія даследавала эфектыўнасць аднаслаёвага аконнага пакрыцця, якое можа палепшыць эканомію энергіі зімой.Аўтар: iStock/@Svetl.Усе правы ахоўваюцца.
УНІВЕРСІТЭЦКІ ПАРК, Пенсільванія — Шклопакеты, заціснутыя слоем ізаляцыйнага паветра, могуць забяспечыць большую энергаэфектыўнасць, чым аднакамерныя вокны, але замена існуючых аднакамерных вокнаў можа быць дарагім або тэхнічна складаным.Больш эканамічным, але менш эфектыўным варыянтам з'яўляецца ашалёўка аднакамерных вокнаў светопрозрачной металічнай плёнкай, якая зімой паглынае частку сонечнага цяпла без шкоды для празрыстасці шкла.Даследчыкі з Пенсільваніі кажуць, што для павышэння эфектыўнасці пакрыцця нанатэхналогіі могуць дапамагчы давесці цеплавыя характарыстыкі да ўзроўню шклопакетаў зімой.
Каманда з Дэпартамента архітэктуры Пенсільваніі даследавала энергазберагальныя ўласцівасці пакрыццяў, якія змяшчаюць нанаразмерныя кампаненты, якія зніжаюць страты цяпла і лепш паглынаюць цяпло.Таксама завяршылі першы комплексны аналіз энергаэфектыўнасці будаўнічых матэрыялаў.Даследчыкі апублікавалі свае высновы ў Energy Conversion and Management.
Па словах Джуліяна Ванга, дацэнта кафедры архітэктурнага будаўніцтва, блізкае інфрачырвонае святло - частка сонечнага святла, якую людзі не бачаць, але адчуваюць цяпло - можа актываваць унікальны фотатэрмічны эфект некаторых металічных наначасціц, павялічваючы цеплавы паток унутр.праз акно.
"Мы зацікаўлены ў разуменні таго, як гэтыя эфекты могуць павысіць энергаэфектыўнасць будынкаў, асабліва зімой", - сказаў Ван, які таксама працуе ў Інстытуце архітэктуры і матэрыялаў Пенсільванскай школы мастацтваў і архітэктуры.
Каманда спачатку распрацавала мадэль, каб ацаніць, колькі цяпла ад сонечнага святла будзе адлюстроўвацца, паглынацца або праходзіць праз вокны, пакрытыя металічнымі наначасціцамі.Яны абралі фотатэрмічнае злучэнне з-за яго здольнасці паглынаць сонечнае святло ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне, забяспечваючы пры гэтым дастатковую прапусканне бачнага святла.Мадэль прадказвае, што пакрыццё менш адлюстроўвае блізкае інфрачырвонае святло або цяпло і паглынае больш праз акно, чым большасць іншых тыпаў пакрыццяў.
Даследчыкі пратэставалі ў лабараторыі аднакамерныя шкляныя вокны, пакрытыя наначасціцамі, пад мадэляваным сонечным святлом, пацвярджаючы прагнозы мадэлявання.Тэмпература з аднаго боку акна, пакрытага наначасціцамі, значна ўзрасла, што сведчыць аб тым, што пакрыццё можа паглынаць цяпло ад сонечнага святла знутры, каб кампенсаваць унутраныя страты цяпла праз аднашклопакеты.
Затым даследчыкі ўвялі свае дадзеныя ў маштабнае мадэляванне, каб прааналізаваць энергазберажэнне будынка ў розных кліматычных умовах.У параўнанні з пакрыццямі з нізкім каэфіцыентам выпраменьвання камерцыйна даступных адзінкавых вокнаў, фотатэрмічныя пакрыцця паглынаюць большую частку святла ў блізкім інфрачырвоным спектры, у той час як вокны з традыцыйным пакрыццём адлюстроўваюць яго вонкі.Гэта паглынанне блізкага інфрачырвонага выпраменьвання прыводзіць да страты цяпла прыкладна на 12-20 працэнтаў менш, чым іншыя пакрыцця, а агульны патэнцыял энергазберажэння будынка дасягае каля 20 працэнтаў у параўнанні з будынкамі без пакрыцця з аднакамернымі вокнамі.
Аднак Ван сказаў, што лепшая цеплаправоднасць, перавага зімой, становіцца недахопам у цёплы час года.Каб улічыць сезонныя змены, даследчыкі таксама ўключылі навесы ў свае мадэлі будынкаў.Гэтая канструкцыя блакуе больш прамых сонечных прамянёў, якія награваюць навакольнае асяроддзе летам, у значнай ступені пазбаўляючы ад дрэннай цеплааддачы і любых звязаных з гэтым выдаткаў на астуджэнне.Каманда ўсё яшчэ працуе над іншымі метадамі, уключаючы дынамічныя аконныя сістэмы для задавальнення сезонных патрэб у ацяпленні і астуджэнні.
"Як паказвае гэта даследаванне, на дадзеным этапе даследавання мы ўсё яшчэ можам палепшыць агульныя цеплавыя характарыстыкі шклопакетаў, каб быць падобнымі да шклопакетаў зімой", - сказаў Ван.«Гэтыя вынікі кідаюць выклік нашым традыцыйным рашэнням выкарыстання большай колькасці слаёў або ізаляцыі для мадэрнізацыі аднакамерных вокнаў для эканоміі энергіі».
«Улічваючы велізарны попыт на будаўнічы фонд для энергетычнай інфраструктуры, а таксама на навакольнае асяроддзе, вельмі важна, каб мы развівалі нашы веды для стварэння энергаэфектыўных будынкаў», - сказаў Sez Atamtürktur Russcher, прафесар Гары і Арлін Шэл і кіраўнік будаўнічай тэхнікі.«ДоктарВан і яго каманда праводзяць дзейсныя фундаментальныя даследаванні».
Іншыя ўдзельнікі гэтай працы ўключаюць Эньхэ Чжан, аспіранта ў галіне архітэктурнага праектавання;Цюхуа Дуань, дацэнт кафедры грамадзянскага будаўніцтва Універсітэта Алабамы, атрымала ступень доктара філасофіі ў галіне архітэктурнага будаўніцтва ў Універсітэце штата Пенсільванія ў снежні 2021 г.;Юань Чжао, навуковы супрацоўнік Advanced NanoTherapies Inc., які ўдзельнічаў у гэтай працы ў якасці кандыдата навук у Універсітэце штата Пенсільванія, Янсяо Фэн, аспірант архітэктурнага дызайну.Нацыянальны навуковы фонд і Служба аховы прыродных рэсурсаў Міністэрства сельскай гаспадаркі ЗША падтрымалі гэтую працу.
Было паказана, што аконныя пакрыцця (малекулы буйным планам) узмацняюць перадачу цяпла ад вонкавага сонечнага святла (аранжавыя стрэлкі) унутр будынка, забяспечваючы пры гэтым дастатковую прапусканне святла (жоўтыя стрэлкі).Крыніца: выява прадастаўлена Джуліянам Вангам.Усе правы ахоўваюцца.