Eng Grupp vu Fuerscher vun der Pennsylvania State University huet d'Effizienz vun enger eenzeger Schichtfensterdeckung ënnersicht, déi Energiespueren am Wanter verbesseren kann.Kredit: iStock/@Svetl.All Rechter reservéiert.
UNIVERSITY PARK, Pennsylvania - Duebelflässeg Fënstere, déi mat enger Schicht vun isoléierender Loft ageklemmt sinn, kënne méi Energieeffizienz ubidden wéi eenzel Fënstere Fensteren, awer d'Ersetzen vun existente Eenfachfenster kann deier oder technesch Erausfuerderung sinn.Eng méi ekonomesch, awer manner effektiv Optioun ass d'Fënstere vun enger eenzeger Chamber mat engem transluzenten Metallfilm ze decken, deen am Wanter e puer vun der Hëtzt vun der Sonn absorbéiert ouni d'Transparenz vum Glas ze kompromittéieren.Fir d'Beschichtungseffizienz ze verbesseren, soen Pennsylvania Fuerscher Nanotechnologie kann hëllefe fir d'thermesch Leeschtung bis zu Par mat Duebelglasfënster am Wanter ze bréngen.
E Team vum Pennsylvania Department of Architectural Engineering huet d'Energiespuerend Eegeschafte vun de Beschichtungen ënnersicht, déi nanoskala Komponenten enthalen, déi de Wärmeverloscht reduzéieren an d'Hëtzt besser absorbéieren.Si hunn och déi éischt ëmfaassend Analyse vun der Energieeffizienz vu Baumaterial ofgeschloss.D'Fuerscher hunn hir Erkenntnisser am Energy Conversion and Management publizéiert.
Nom Julian Wang, engem Associé Professer fir Architekturingenieur, kann no-Infrarout Liicht - deen Deel vum Sonneliicht, deen d'Mënsche net gesinn, awer d'Hëtzt fille kënnen - den eenzegaartege photothermeschen Effekt vu bestëmmte Metall Nanopartikelen aktivéieren, wat d'Wärmefloss no bannen erhéicht.duerch d'Fënster.
"Mir sinn interesséiert ze verstoen wéi dës Effekter d'Energieeffizienz vu Gebaier verbesseren kënnen, besonnesch am Wanter", sot de Wang, deen och am Institut fir Architektur a Materialien an der Pennsylvania School of Art and Architecture schafft.
D'Team huet fir d'éischt e Modell entwéckelt fir ze schätzen wéi vill Hëtzt vum Sonneliicht reflektéiert, absorbéiert oder duerch d'Fënstere mat Metall Nanopartikelen iwwerdroe gëtt.Si hunn eng photothermesch Verbindung gewielt wéinst senger Fäegkeet fir no-Infrarout Sonneliicht ze absorbéieren wärend se nach ëmmer genuch sichtbar Liichttransmission ubidden.De Modell virausgesot datt d'Beschichtung manner no Infrarout Liicht oder Hëtzt reflektéiert a méi duerch d'Fënster absorbéiert wéi déi meescht aner Beschichtungen.
D'Fuerscher getest Eenfachglasfënstere mat Nanopartikelen ënner simuléiertem Sonneliicht an engem Labo beschichtet, déi Simulatiounsprognosen bestätegt.D'Temperatur op enger Säit vun der Nanopartikel-beschichtete Fënster ass wesentlech eropgaang, wat suggeréiert datt d'Beschichtung Hëtzt vum Sonneliicht vu bannen absorbéiere kann fir den internen Wärmeverloscht duerch eenzel Scheiwenfenster ze kompenséieren.
D'Fuerscher hunn hir Donnéeën dann a grouss-Skala Simulatioune gefiddert fir d'Energiespueren vum Gebai ënner verschiddene Klimabedéngungen ze analyséieren.Am Verglach mat den nidderegen Emissiounsbeschichtungen vu kommerziell verfügbaren eenzege Fënstere absorbéieren photothermesch Beschichtungen de gréissten Deel vum Liicht am Infraroutspektrum, während traditionell Beschichtete Fënsteren et no bausse reflektéieren.Dës no-Infrarout-Absorptioun resultéiert zu ongeféier 12 bis 20 Prozent manner Wärmeverloscht wéi aner Beschichtungen, an d'Gesamtenergiespuerpotenzial vum Gebai erreecht ongeféier 20 Prozent am Verglach mat onbeschichtete Gebaier op eenzege Fënstere.
Wéi och ëmmer, Wang sot datt besser thermesch Konduktivitéit, e Virdeel am Wanter, en Nodeel an der waarmer Saison gëtt.Fir saisonal Verännerungen ze berechnen, hunn d'Fuerscher och Canopyen an hire Baumodeller agebaut.Dësen Design blockéiert déi méi direkt Sonneliicht, déi d'Ëmwelt am Summer erhëtzt, gréisstendeels eliminéiert schlecht Wärmetransfer an all assoziéiert Ofkillkäschte.D'Team schafft nach ëmmer un aner Methoden, dorënner dynamesche Fënstersystemer fir saisonal Heizung a Killbedürfnisser ze treffen.
"Wéi dës Etude weist, op dëser Etapp vun der Etude, kënne mir nach ëmmer d'allgemeng thermesch Leeschtung vun Eenzelverglaste Fënstere verbesseren fir ähnlech wéi doppelt verglaste Fënsteren am Wanter ze sinn", sot de Wang."Dës Resultater erausfuerderen eis traditionell Léisunge fir méi Schichten oder Isolatioun ze benotzen fir Single-Chamber Fensteren ze renovéieren fir Energie ze spueren."
"Gitt der grousser Nofro am Gebai Stock fir Energie Infrastruktur wéi och d'Ëmwelt, ass et onbedéngt datt mir eist Wëssen weiderfuere fir energieeffizient Gebaier ze kreéieren", sot de Sez Atamtürktur Russcher, Professer Harry an Arlene Schell a Chef vum Bauingenieur."Dr.De Wang a säin Team maachen handhabbar Basisfuerschung.
Aner Bäiträg zu dëser Aarbecht enthalen Enhe Zhang, en Diplomstudent am architektoneschen Design;Qiuhua Duan, Assistent Professer fir Civil Engineering op der University of Alabama, krut hir Doktorat an Architectural Engineering vun der Pennsylvania State University am Dezember 2021;Yuan Zhao, Fuerscher bei Advanced NanoTherapies Inc., deen zu dëser Aarbecht als PhD Fuerscher op der Pennsylvania State University, Yangxiao Feng bäigedroen huet, PhD Student am architektoneschen Design.D'National Science Foundation an den USDA Natural Resources Conservation Service hunn dës Aarbecht ënnerstëtzt.
Fënsterbedeckungen (Close-up Moleküle) goufe gewisen fir den Transfert vun der Hëtzt vum Outdoor Sonneliicht (orange Pfeile) an den Interieur vun engem Gebai ze verbesseren, wärend nach ëmmer genuch Liichttransmission (giel Pfeile) ubitt.Quell: Bild Ugedriwwe vum Julian Wang.All Rechter reservéiert.