Пенсильвания мамлекеттик университетинин изилдөөчүлөр тобу кышында энергияны үнөмдөөнү жакшыртуучу бир катмарлуу терезе жабуунун эффективдүүлүгүн изилдешти.Кредит: iStock/@Svetl.Бардык укуктар корголгон.
УНИВЕРСИТЕТ ПАРК, Пенсильвания — Изоляциялоочу аба катмары менен жабдылган кош айнек терезелер бир панелдүү терезелерге караганда көбүрөөк энергия эффективдүүлүгүн камсыздай алат, бирок учурдагы бир панелдүү терезелерди алмаштыруу кымбат же техникалык жактан кыйын болушу мүмкүн.Эң үнөмдүү, бирок азыраак эффективдүү вариант – бул бир камералуу терезелерди тунук металл пленка менен жабуу, ал кышкысын айнектин тунуктугун бузбастан, күндүн ысыгынын бир бөлүгүн өзүнө сиңирип алат.Каптоо эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн Пенсильвания штатынын изилдөөчүлөрү нанотехнология кышында эки айнектелген терезелердин жылуулугун жогорулатууга жардам берерин айтышат.
Пенсильвания Архитектуралык Инженерия департаментинин командасы жылуулуктун жоголушун азайтуучу жана жылуулукту жакшы сиңирип алган наноөлчөмдүү компоненттерди камтыган каптамалардын энергияны үнөмдөөчү касиеттерин изилдеди.Алар ошондой эле курулуш материалдарынын энергетикалык натыйжалуулугуна биринчи комплекстуу талдоо жургузушту.Окумуштуулар өз жыйынтыктарын Energy Conversion and Management журналына жарыялашты.
Архитектуралык инженерия кафедрасынын доценти Жулиан Вангдын айтымында, жакын инфракызыл жарык — күн нурунун адамдар көрө албаган, бирок жылуулукту сезе турган бөлүгү — кээ бир металл нанобөлүкчөлөрүнүн уникалдуу фототермикалык эффектин активдештирип, жылуулуктун ички агымын жогорулатат.терезе аркылуу.
Пенсильваниядагы Архитектура жана Архитектура мектебинин Архитектура жана Материалдар Институтунда иштеген Ванг: «Биз бул эффекттер имараттардын, өзгөчө кышкысын энергиянын натыйжалуулугун кантип жакшыртаарын түшүнүүгө кызыкдарбыз», - деди.
Команда алгач металл нанобөлүкчөлөрү менен капталган терезелер аркылуу күндүн нурунун канчалык жылуулуктун чагылышын, сиңирин же өткөрөөрүн эсептөө үчүн моделди иштеп чыкты.Алар фототермикалык кошулманы тандашкан, анткени анын жакын инфракызыл күн нурун сиңирүү жөндөмдүүлүгү, ошол эле учурда дагы эле жетиштүү көрүнгөн жарык өткөрүүнү камсыз кылат.Модель жабуу инфракызыл жарыкты же жылуулукту азыраак чагылдырып, жабуунун башка түрлөрүнө караганда терезе аркылуу көбүрөөк сиңирин болжолдойт.
Окумуштуулар нанобөлүкчөлөр менен капталган бир панелдүү айнек терезелерди лабораторияда симуляцияланган күн нурунун астында сынап көрүштү, бул симуляциялык божомолдорду ырастады.Нанобөлүкчөлөр менен капталган терезенин бир тарабындагы температура бир топ жогорулап, каптама бир панелдүү терезелер аркылуу ички жылуулук жоготууларынын ордун толтуруу үчүн күндүн нурунан жылуулукту өзүнө сиңире алат деген ойдо.
Андан соң изилдөөчүлөр ар кандай климаттык шарттарда имараттын энергияны үнөмдөөнү талдоо үчүн өз маалыматтарын чоң масштабдагы симуляцияларга киргизишти.Коммерциялык жактан жеткиликтүү жалгыз терезелердин эмиссивдүүлүгү төмөн каптамаларына салыштырмалуу, фототермикалык жабуулар жакын инфракызыл спектрдеги жарыктын көбүн сиңирип алат, ал эми салттуу түрдө капталган терезелер аны сыртка чагылдырат.Бул жакын инфракызыл сиңирүү башка каптоолорго караганда болжол менен 12-20 пайызга аз жылуулук жоготууга алып келет жана имараттын жалпы энергияны үнөмдөө потенциалы бир панелдүү терезелердеги капталбаган имараттарга салыштырмалуу болжол менен 20 пайызга жетет.
Бирок, Вангдын айтымында, жакшыраак жылуулук өткөрүмдүүлүк, кышында артыкчылык, жылуу мезгилде кемчилик болуп калат.Сезондук өзгөрүүлөрдү эсепке алуу үчүн изилдөөчүлөр имараттын моделдерине чатырларды да киргизишти.Бул дизайн жайкысын айлана-чөйрөнү жылыткан түз күндүн нурун бөгөттөп, жылуулуктун начар өткөрүлүшүн жана ага байланыштуу муздатуу чыгымдарын дээрлик жокко чыгарат.Команда дагы эле башка ыкмалар, анын ичинде мезгилдүү жылытуу жана муздатуу муктаждыктарын канааттандыруу үчүн динамикалык терезе системалары боюнча иштеп жатат.
"Бул изилдөө көрсөткөндөй, изилдөөнүн бул этабында биз дагы эле бир айнек терезелердин жалпы жылуулук көрсөткүчтөрүн кыш мезгилиндеги кош айнек терезелерге окшош болушу үчүн жакшырта алабыз" деди Ванг."Бул жыйынтыктар энергияны үнөмдөө үчүн бир камералуу терезелерди жаңылоо үчүн көбүрөөк катмарларды же изоляцияны колдонуу боюнча биздин салттуу чечимдерибизге каршы келет."
«Энергетикалык инфраструктурага, ошондой эле айлана-чөйрөгө карата курулуш фондуна болгон чоң суроо-талапты эске алуу менен, энергияны үнөмдөөчү имараттарды түзүү үчүн билимибизди өркүндөтүү зарыл», - деди Сез Атамтүрктур ​​Русшер, профессор Гарри жана Арлен Шел жана курулуш инженерия бөлүмүнүн башчысы.«Доктор.Ван жана анын командасы ишке ашырыла турган негизги изилдөөлөрдү жүргүзүп жатышат.
Бул ишке башка салым кошкондордун арасында архитектуралык дизайн боюнча магистратуранын студенти Энхэ Чжан;Циухуа Дуан, Алабама университетинин курулуш инженериясынын ассистенти, 2021-жылдын декабрында Пенсильвания штатынын университетинен архитектуралык инженерия боюнча PhD даражасын алган;Юан Чжао, Advanced NanoTherapies Inc. изилдөөчүсү, бул ишке Пенсильвания мамлекеттик университетинин PhD изилдөөчүсү катары салым кошкон, Янгсяо Фэн, архитектуралык дизайн боюнча PhD студенти.Улуттук Илим Фонду жана USDA Табигый ресурстарды сактоо кызматы бул ишти колдоду.
Терезе жабуулары (жакындан жасалган молекулалар) жылуулуктун сырткы күн нурунан (кызгылт сары жебелер) имараттын ичине өтүшүн күчөтүп, ошол эле учурда жетиштүү жарык өткөрүүнү камсыздайт (сары жебелер).Булак: Сүрөт Джулиан Вангдан алынган.Бардык укуктар корголгон.