Пенсильвания мемлекеттік университетінің бір топ зерттеушілері қыста энергияны үнемдеуді жақсартатын бір қабатты терезе жабынының тиімділігін зерттеді.Несие: iStock/@Svetl.Барлық құқықтар сақталған.
UNIVERSITY PARK, Пенсильвания — Оқшаулағыш ауа қабаты бар екі қабатты терезелер бір панельді терезелерге қарағанда көбірек энергия тиімділігін қамтамасыз ете алады, бірақ бар бір панельді терезелерді ауыстыру қымбат немесе техникалық қиын болуы мүмкін.Неғұрлым үнемді, бірақ тиімділігі аз нұсқа - бір камералы терезелерді мөлдір металл пленкамен жабу, ол қыста шынының мөлдірлігін бұзбай, күн жылуының бір бөлігін сіңіреді.Қаптау тиімділігін арттыру үшін Пенсильвания зерттеушілері нанотехнология жылу өнімділігін қыста екі қабатты терезелермен теңестіруге көмектесетінін айтады.
Пенсильвания сәулеттік инженерия департаментінің тобы жылуды жоғалтуды азайтатын және жылуды жақсы сіңіретін наноөлшемді компоненттері бар жабындардың энергияны үнемдейтін қасиеттерін зерттеді.Сондай-ақ олар құрылыс материалдарының энергия тиімділігіне алғашқы кешенді талдауды аяқтады.Зерттеушілер өз нәтижелерін Energy Conversion and Management журналында жариялады.
Архитектуралық инженерия кафедрасының доценті Джулиан Вангтың айтуынша, жақын инфрақызыл жарық — адамдар көре алмайтын, бірақ жылуды сезіне алатын күн сәулесінің бөлігі — кейбір металл нанобөлшектерінің бірегей фототермиялық әсерін белсендіріп, ішке қарай жылу ағынын арттыра алады.терезе арқылы.
Пенсильвания өнер және сәулет мектебінің сәулет және материалдар институтында жұмыс істейтін Ванг: «Біз бұл әсерлердің ғимараттардың энергия тиімділігін, әсіресе қыста қалай жақсарта алатынын түсінуге мүдделіміз», - деді.
Команда алдымен металл нанобөлшектермен қапталған терезелер арқылы күн сәулесінен түсетін жылу қаншалықты шағылатынын, жұтылатынын немесе берілетінін бағалау үшін модель әзірледі.Олар фототермиялық қосылысты таңдады, өйткені оның жақын инфрақызыл күн сәулесін сіңіру қабілеті, сонымен бірге жеткілікті көрінетін жарық беруді қамтамасыз етеді.Модель жабынның инфрақызыл сәулені немесе жылуды азырақ көрсететінін және жабындардың басқа түрлеріне қарағанда терезе арқылы көбірек сіңіретінін болжайды.
Зерттеушілер нанобөлшектермен қапталған бір панельді шыны терезелерді зертханада модельденген күн сәулесінің астында сынақтан өткізіп, модельдеу болжамдарын растады.Нанобөлшектермен қапталған терезенің бір жағындағы температура айтарлықтай өсті, бұл жабын бір панельді терезелер арқылы ішкі жылу жоғалуын өтеу үшін күн сәулесінен жылуды ішінен сіңіре алады дегенді білдіреді.
Содан кейін зерттеушілер әртүрлі климаттық жағдайларда ғимараттың энергия үнемдеуін талдау үшін өз деректерін ауқымды модельдеулерге жіберді.Коммерциялық қол жетімді жалғыз терезелердің төмен сәуле шығару жабындарымен салыстырғанда, фототермиялық жабындар жақын инфрақызыл спектрдегі жарықтың көп бөлігін сіңіреді, ал дәстүрлі түрде жабылған терезелер оны сыртқа көрсетеді.Бұл жақын инфрақызыл сәулені сіңіру басқа жабындарға қарағанда шамамен 12-20 пайызға аз жылу жоғалтуға әкеледі және ғимараттың жалпы энергия үнемдеу әлеуеті бір панельді терезелердегі қапталмаған ғимараттармен салыстырғанда шамамен 20 пайызға жетеді.
Алайда Вангтың айтуынша, жақсырақ жылу өткізгіштік, қыста артықшылық, жылы мезгілде кемшілікке айналады.Маусымдық өзгерістерді есепке алу үшін зерттеушілер құрылыс үлгілеріне шатырларды да енгізді.Бұл дизайн жазда қоршаған ортаны жылытатын күн сәулесінің көбірек түсуіне тосқауыл қойып, нашар жылу беруді және кез келген байланысты салқындату шығындарын айтарлықтай жояды.Команда маусымдық жылыту және салқындату қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін динамикалық терезе жүйелерін қоса, басқа әдістермен жұмыс істеуде.
«Бұл зерттеу көрсеткендей, зерттеудің осы кезеңінде біз бір әйнекті терезелердің жалпы жылулық өнімділігін қыста екі қабатты терезелерге ұқсас етіп жақсарта аламыз», - деді Ванг.«Бұл нәтижелер энергияны үнемдеу үшін бір камералы терезелерді жаңарту үшін көбірек қабаттарды немесе оқшаулауды қолданудың дәстүрлі шешімдеріне қарсы тұрады».
«Энергия инфрақұрылымына, сондай-ақ қоршаған ортаға арналған құрылыс қорына деген үлкен сұранысты ескере отырып, біз энергияны үнемдейтін ғимараттарды құру үшін білімімізді жетілдіруіміз керек», - деді Сез Атамтүрктур ​​Русшер, профессор Гарри және Арлен Шел және құрылыс инженерия бөлімінің басшысы.«Доктор.Ван және оның командасы әрекет ететін іргелі зерттеулер жүргізуде ».
Бұл жұмысқа басқа да үлес қосқандар: Энхэ Чжан, сәулет дизайны бойынша магистрант;Циухуа Дуан, Алабама университетінің құрылыс факультетінің ассистенті, 2021 жылдың желтоқсанында Пенсильвания мемлекеттік университетінде сәулет инженериясы бойынша PhD дәрежесін алды;Юань Чжао, Advanced NanoTherapies Inc. зерттеушісі, бұл жұмысқа Пенсильвания мемлекеттік университетінде PhD зерттеушісі ретінде үлес қосқан, Янсяо Фэн, сәулет дизайны бойынша PhD докторанты.Ұлттық ғылым қоры мен USDA табиғи ресурстарды сақтау қызметі бұл жұмысқа қолдау көрсетті.
Терезе жабындары (жақыннан жасалған молекулалар) жарықтың жеткілікті өтуін қамтамасыз ете отырып (сары көрсеткілер) сыртқы күн сәулесінен (қызғылт сары көрсеткілер) ғимараттың ішкі жағына жылу беруді күшейтетіні көрсетілген.Дереккөз: Джулиан Вангтың суреті.Барлық құқықтар сақталған.