पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के एक समूह ने सिंगल-लेयर विंडो कवरिंग की प्रभावशीलता की जांच की जो सर्दियों में ऊर्जा बचत में सुधार कर सकती है।क्रेडिट: iStock/@Svetl.सर्वाधिकार सुरक्षित।
यूनिवर्सिटी पार्क, पेंसिल्वेनिया - इन्सुलेटिंग एयर की एक परत के साथ सैंडविच की गई डबल-ग्लेज़ वाली खिड़कियां एकल-फलक वाली खिड़कियों की तुलना में अधिक ऊर्जा दक्षता प्रदान कर सकती हैं, लेकिन मौजूदा एकल-फलक वाली खिड़कियों को बदलना महंगा या तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण हो सकता है।एक अधिक किफायती, लेकिन कम प्रभावी विकल्प एकल-कक्ष खिड़कियों को पारभासी धातु की फिल्म से ढंकना है, जो कांच की पारदर्शिता से समझौता किए बिना सर्दियों में सूरज की कुछ गर्मी को अवशोषित करता है।कोटिंग दक्षता में सुधार करने के लिए, पेंसिल्वेनिया के शोधकर्ताओं का कहना है कि नैनोटेक्नोलॉजी सर्दियों में थर्मल प्रदर्शन को डबल-घुटा हुआ खिड़कियों के बराबर लाने में मदद कर सकती है।
पेंसिल्वेनिया डिपार्टमेंट ऑफ आर्किटेक्चरल इंजीनियरिंग की एक टीम ने नैनोस्केल घटकों वाले कोटिंग्स के ऊर्जा-बचत गुणों की जांच की जो गर्मी के नुकसान को कम करते हैं और गर्मी को बेहतर अवशोषित करते हैं।उन्होंने निर्माण सामग्री की ऊर्जा दक्षता का पहला व्यापक विश्लेषण भी पूरा किया।शोधकर्ताओं ने ऊर्जा रूपांतरण और प्रबंधन में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए।
आर्किटेक्चरल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर जूलियन वांग के अनुसार, निकट-अवरक्त प्रकाश - सूरज की रोशनी का वह हिस्सा जिसे मनुष्य देख नहीं सकते हैं लेकिन गर्मी महसूस कर सकते हैं - कुछ धातु नैनोकणों के अद्वितीय फोटोथर्मल प्रभाव को सक्रिय कर सकते हैं, जिससे अंदर की ओर गर्मी का प्रवाह बढ़ सकता है।खिड़की के माध्यम से।
"हम यह समझने में रुचि रखते हैं कि ये प्रभाव इमारतों की ऊर्जा दक्षता में सुधार कैसे कर सकते हैं, खासकर सर्दियों में," वांग ने कहा, जो पेंसिल्वेनिया स्कूल ऑफ आर्ट एंड आर्किटेक्चर में इंस्टीट्यूट ऑफ आर्किटेक्चर एंड मैटेरियल्स में भी काम करते हैं।
टीम ने सबसे पहले यह अनुमान लगाने के लिए एक मॉडल विकसित किया कि सूरज की रोशनी से कितनी गर्मी धातु के नैनोकणों से लेपित खिड़कियों के माध्यम से प्रतिबिंबित, अवशोषित या प्रसारित होगी।उन्होंने पर्याप्त दृश्य प्रकाश संचरण प्रदान करते हुए निकट-अवरक्त सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता के कारण एक फोटोथर्मल यौगिक को चुना।मॉडल भविष्यवाणी करता है कि कोटिंग अवरक्त प्रकाश या गर्मी को कम प्रतिबिंबित करती है और अधिकांश अन्य प्रकार की कोटिंग्स की तुलना में खिड़की के माध्यम से अधिक अवशोषित करती है।
शोधकर्ताओं ने एक प्रयोगशाला में नकली सूरज की रोशनी के तहत नैनोकणों से लेपित एकल-फलक ग्लास खिड़कियों का परीक्षण किया, जो सिमुलेशन भविष्यवाणियों की पुष्टि करता है।नैनोकण-लेपित खिड़की के एक तरफ का तापमान काफी बढ़ गया, जिससे पता चलता है कि कोटिंग एकल-फलक वाली खिड़कियों के माध्यम से आंतरिक गर्मी के नुकसान की भरपाई करने के लिए सूरज की रोशनी से गर्मी को अवशोषित कर सकती है।
इसके बाद शोधकर्ताओं ने विभिन्न जलवायु परिस्थितियों में इमारत की ऊर्जा बचत का विश्लेषण करने के लिए अपने डेटा को बड़े पैमाने पर सिमुलेशन में डाला।व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एकल खिड़कियों की कम उत्सर्जन कोटिंग की तुलना में, फोटोथर्मल कोटिंग्स निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में अधिकांश प्रकाश को अवशोषित करती हैं, जबकि पारंपरिक रूप से लेपित खिड़कियां इसे बाहर की ओर प्रतिबिंबित करती हैं।इस निकट-अवरक्त अवशोषण के परिणामस्वरूप अन्य कोटिंग्स की तुलना में लगभग 12 से 20 प्रतिशत कम गर्मी का नुकसान होता है, और इमारत की समग्र ऊर्जा बचत क्षमता एकल-फलक वाली खिड़कियों पर बिना लेपित इमारतों की तुलना में लगभग 20 प्रतिशत तक पहुंच जाती है।
हालांकि, वांग ने कहा कि बेहतर तापीय चालकता, जो सर्दियों में एक फायदा है, गर्म मौसम में नुकसान बन जाती है।मौसमी परिवर्तनों को ध्यान में रखते हुए, शोधकर्ताओं ने अपने भवन मॉडल में छतरियों को भी शामिल किया।यह डिज़ाइन अधिक सीधी धूप को रोकता है जो गर्मियों में पर्यावरण को गर्म करता है, जिससे खराब गर्मी हस्तांतरण और किसी भी संबंधित शीतलन लागत को काफी हद तक समाप्त कर दिया जाता है।टीम अभी भी मौसमी हीटिंग और कूलिंग जरूरतों को पूरा करने के लिए डायनेमिक विंडो सिस्टम सहित अन्य तरीकों पर काम कर रही है।
"जैसा कि इस अध्ययन से पता चलता है, अध्ययन के इस चरण में, हम अभी भी एकल-घुटा हुआ खिड़कियों के समग्र थर्मल प्रदर्शन को सर्दियों में डबल-घुटा हुआ खिड़कियों के समान सुधार सकते हैं," वांग ने कहा।"ये परिणाम ऊर्जा बचाने के लिए एकल-कक्ष खिड़कियों को फिर से स्थापित करने के लिए अधिक परतों या इन्सुलेशन का उपयोग करने के हमारे पारंपरिक समाधानों को चुनौती देते हैं।"
"ऊर्जा बुनियादी ढांचे के साथ-साथ पर्यावरण के लिए बिल्डिंग स्टॉक की भारी मांग को देखते हुए, यह जरूरी है कि हम ऊर्जा कुशल इमारतें बनाने के लिए अपने ज्ञान को आगे बढ़ाएं," प्रोफेसर हैरी और अर्लीन शेल और निर्माण इंजीनियरिंग के प्रमुख सेज़ अटमतुर्कतुर रुशर ने कहा।"डॉ।वांग और उनकी टीम कार्रवाई योग्य बुनियादी शोध कर रही है।
इस कार्य में अन्य योगदानकर्ताओं में वास्तुशिल्प डिजाइन में स्नातक छात्र एनहे झांग शामिल हैं;अलबामा विश्वविद्यालय में सिविल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर किउहुआ डुआन ने दिसंबर 2021 में पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी से आर्किटेक्चरल इंजीनियरिंग में पीएचडी प्राप्त की;एडवांस्ड नैनोथैरेपीज इंक के शोधकर्ता युआन झाओ, जिन्होंने पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में पीएचडी शोधकर्ता के रूप में इस काम में योगदान दिया, यांगक्सियाओ फेंग, वास्तुशिल्प डिजाइन में पीएचडी छात्र।राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और यूएसडीए प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवा ने इस कार्य का समर्थन किया।
खिड़की के आवरण (क्लोज़-अप अणु) को बाहरी सूर्य के प्रकाश (नारंगी तीर) से इमारत के अंदरूनी हिस्से तक गर्मी के हस्तांतरण को बढ़ाने के साथ-साथ पर्याप्त प्रकाश संचरण (पीला तीर) प्रदान करते हुए दिखाया गया है।स्रोत: छवि जूलियन वांग के सौजन्य से।सर्वाधिकार सुरक्षित।