પેન્સિલવેનિયા સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોના જૂથે શિયાળામાં ઊર્જા બચતને સુધારી શકે તેવા સિંગલ-લેયર વિન્ડો આવરણની અસરકારકતાની તપાસ કરી.ક્રેડિટ: iStock/@Svetl.બધા હકો અમારી પાસે રાખેલા છે.
યુનિવર્સિટી પાર્ક, પેન્સિલવેનિયા — ઇન્સ્યુલેટીંગ એરના સ્તર સાથે સેન્ડવીચ કરેલી ડબલ-ગ્લાઝ્ડ વિન્ડો સિંગલ-પેન વિન્ડો કરતાં વધુ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરી શકે છે, પરંતુ હાલની સિંગલ-પેન વિંડોઝને બદલવી મોંઘી અથવા તકનીકી રીતે પડકારરૂપ બની શકે છે.સિંગલ-ચેમ્બરની વિન્ડોને અર્ધપારદર્શક મેટલ ફિલ્મ સાથે આવરી લેવાનો વધુ આર્થિક, પરંતુ ઓછો અસરકારક વિકલ્પ છે, જે કાચની પારદર્શિતા સાથે સમાધાન કર્યા વિના શિયાળામાં સૂર્યની થોડી ગરમીને શોષી લે છે.કોટિંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, પેન્સિલવેનિયાના સંશોધકો કહે છે કે નેનોટેકનોલોજી શિયાળામાં ડબલ-ગ્લાઝ્ડ વિન્ડોઝની સમકક્ષ થર્મલ કામગીરી લાવવામાં મદદ કરી શકે છે.
પેન્સિલવેનિયા ડિપાર્ટમેન્ટ ઑફ આર્કિટેક્ચરલ એન્જિનિયરિંગની એક ટીમે નેનોસ્કેલ ઘટકો ધરાવતા કોટિંગ્સના ઊર્જા-બચત ગુણધર્મોની તપાસ કરી જે ગરમીનું નુકસાન ઘટાડે છે અને ગરમીને વધુ સારી રીતે શોષી લે છે.તેઓએ મકાન સામગ્રીની ઊર્જા કાર્યક્ષમતાનું પ્રથમ વ્યાપક વિશ્લેષણ પણ પૂર્ણ કર્યું.સંશોધકોએ એનર્જી કન્વર્ઝન એન્ડ મેનેજમેન્ટમાં તેમના તારણો પ્રકાશિત કર્યા.
આર્કિટેક્ચરલ એન્જિનિયરિંગના એસોસિયેટ પ્રોફેસર જુલિયન વાંગના જણાવ્યા અનુસાર, નજીક-ઇન્ફ્રારેડ લાઇટ - સૂર્યપ્રકાશનો તે ભાગ કે જે મનુષ્ય જોઈ શકતો નથી પરંતુ ગરમી અનુભવી શકે છે - તે ચોક્કસ ધાતુના નેનોપાર્ટિકલ્સની અનન્ય ફોટોથર્મલ અસરને સક્રિય કરી શકે છે, જે ગરમીનો પ્રવાહ અંદરની તરફ વધારી શકે છે.બારી દ્વારા.
"અમને એ સમજવામાં રસ છે કે આ અસરો ઇમારતોની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા કેવી રીતે સુધારી શકે છે, ખાસ કરીને શિયાળામાં," વાંગે જણાવ્યું હતું, જે પેન્સિલવેનિયા સ્કૂલ ઑફ આર્ટ એન્ડ આર્કિટેક્ચરમાં ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ આર્કિટેક્ચર એન્ડ મટિરિયલ્સમાં પણ કામ કરે છે.
ટીમે સૌપ્રથમ સૂર્યપ્રકાશમાંથી કેટલી ગરમી પ્રતિબિંબિત થશે, શોષાશે અથવા મેટલ નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે કોટેડ વિન્ડો દ્વારા પ્રસારિત થશે તે અનુમાન કરવા માટે એક મોડેલ વિકસાવ્યું હતું.તેઓએ ફોટોથર્મલ કમ્પાઉન્ડ પસંદ કર્યું કારણ કે તેની નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ સૂર્યપ્રકાશને શોષવાની ક્ષમતા છે જ્યારે તે હજુ પણ પૂરતા પ્રમાણમાં દૃશ્યમાન પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન પ્રદાન કરે છે.મોડેલ અનુમાન કરે છે કે કોટિંગ ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ અથવા ગરમીની નજીક ઓછું પ્રતિબિંબિત કરે છે અને મોટાભાગના અન્ય પ્રકારના કોટિંગ્સ કરતાં વિન્ડો દ્વારા વધુ શોષી લે છે.
સંશોધકોએ પ્રયોગશાળામાં સિમ્યુલેટેડ સૂર્યપ્રકાશ હેઠળ નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે કોટેડ સિંગલ-પેન કાચની બારીઓનું પરીક્ષણ કર્યું, સિમ્યુલેશન આગાહીઓની પુષ્ટિ કરે છે.નેનોપાર્ટિકલ-કોટેડ વિન્ડોની એક બાજુનું તાપમાન નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું છે, જે સૂચવે છે કે કોટિંગ સિંગલ-પેન વિન્ડો દ્વારા આંતરિક ગરમીના નુકસાનની ભરપાઈ કરવા માટે અંદરથી સૂર્યપ્રકાશની ગરમીને શોષી શકે છે.
પછી સંશોધકોએ વિવિધ આબોહવાની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બિલ્ડિંગની ઊર્જા બચતનું વિશ્લેષણ કરવા માટે તેમના ડેટાને મોટા પાયે સિમ્યુલેશનમાં ખવડાવ્યો.વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ સિંગલ વિન્ડોની ઓછી ઉત્સર્જનશીલતા કોટિંગ્સની તુલનામાં, ફોટોથર્મલ કોટિંગ્સ નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં મોટા ભાગના પ્રકાશને શોષી લે છે, જ્યારે પરંપરાગત રીતે કોટેડ વિન્ડો તેને બહારની તરફ પ્રતિબિંબિત કરે છે.આ નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ શોષણના પરિણામે અન્ય કોટિંગ્સની તુલનામાં લગભગ 12 થી 20 ટકા ઓછી ગરમીનું નુકસાન થાય છે, અને ઇમારતની એકંદર ઉર્જા બચત ક્ષમતા સિંગલ-પેન વિન્ડો પર અનકોટેડ ઇમારતોની તુલનામાં લગભગ 20 ટકા સુધી પહોંચે છે.
જો કે, વાંગે કહ્યું કે વધુ સારી થર્મલ વાહકતા, શિયાળામાં ફાયદો, ગરમ મોસમમાં ગેરલાભ બની જાય છે.મોસમી ફેરફારોને ધ્યાનમાં લેવા માટે, સંશોધકોએ તેમના બિલ્ડીંગ મોડલ્સમાં કેનોપીનો પણ સમાવેશ કર્યો.આ ડિઝાઇન વધુ સીધો સૂર્યપ્રકાશને અવરોધે છે જે ઉનાળામાં પર્યાવરણને ગરમ કરે છે, મોટાભાગે નબળા હીટ ટ્રાન્સફર અને કોઈપણ સંબંધિત ઠંડક ખર્ચને દૂર કરે છે.ટીમ હજુ પણ મોસમી ગરમી અને ઠંડકની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા ડાયનેમિક વિન્ડો સિસ્ટમ સહિત અન્ય પદ્ધતિઓ પર કામ કરી રહી છે.
"આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે, અભ્યાસના આ તબક્કે, અમે હજુ પણ સિંગલ-ગ્લાઝ્ડ વિન્ડોની એકંદર થર્મલ કામગીરીને શિયાળામાં ડબલ-ગ્લાઝ્ડ વિન્ડો સમાન બનાવવા માટે સુધારી શકીએ છીએ," વાંગે કહ્યું."આ પરિણામો ઉર્જા બચાવવા માટે સિંગલ-ચેમ્બર વિન્ડોને રિટ્રોફિટ કરવા માટે વધુ સ્તરો અથવા ઇન્સ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરવાના અમારા પરંપરાગત ઉકેલોને પડકારે છે."
પ્રોફેસર હેરી અને આર્લેન શેલ અને કન્સ્ટ્રક્શન એન્જિનિયરિંગના વડા સેઝ અટામતુર્કતુર રસશેરે જણાવ્યું હતું કે, "ઊર્જા માળખાકીય સુવિધાઓ તેમજ પર્યાવરણ માટે બિલ્ડિંગ સ્ટોકમાં ભારે માંગને જોતાં, તે આવશ્યક છે કે આપણે ઊર્જા કાર્યક્ષમ ઇમારતો બનાવવા માટે અમારા જ્ઞાનને આગળ વધારીએ."“ડૉ.વાંગ અને તેની ટીમ ક્રિયાત્મક મૂળભૂત સંશોધન કરી રહી છે.
આ કાર્યમાં અન્ય ફાળો આપનારાઓમાં એનહે ઝાંગનો સમાવેશ થાય છે, જે આર્કિટેક્ચરલ ડિઝાઇનમાં સ્નાતક વિદ્યાર્થી છે;અલાબામા યુનિવર્સિટીમાં સિવિલ એન્જિનિયરિંગના આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર ક્વિહુઆ ડુઆને ડિસેમ્બર 2021માં પેન્સિલવેનિયા સ્ટેટ યુનિવર્સિટીમાંથી આર્કિટેક્ચરલ એન્જિનિયરિંગમાં પીએચડી મેળવ્યું;યુઆન ઝાઓ, એડવાન્સ્ડ નેનોથેરાપીઝ ઇન્ક.ના સંશોધક, જેમણે પેન્સિલવેનિયા સ્ટેટ યુનિવર્સિટીમાં પીએચડી સંશોધક તરીકે આ કાર્યમાં યોગદાન આપ્યું, યાંગ્ઝિયાઓ ફેંગ, આર્કિટેક્ચરલ ડિઝાઇનમાં પીએચડી વિદ્યાર્થી.નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન અને યુએસડીએ નેચરલ રિસોર્સીસ કન્ઝર્વેશન સર્વિસે આ કાર્યને સમર્થન આપ્યું હતું.
વિન્ડો કવરિંગ્સ (ક્લોઝ-અપ પરમાણુઓ) બહારના સૂર્યપ્રકાશ (નારંગી તીરો) થી મકાનના આંતરિક ભાગમાં ગરમીના ટ્રાન્સફરને વધારવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા છે જ્યારે હજુ પણ પૂરતા પ્રમાણમાં પ્રકાશ પ્રસારણ (પીળા તીર) પ્રદાન કરે છે.સ્ત્રોત: જુલિયન વાંગની છબી સૌજન્ય.બધા હકો અમારી પાસે રાખેલા છે.