Një grup studiuesish në Universitetin Shtetëror të Pensilvanisë hetuan efektivitetin e një mbulese dritareje me një shtresë që mund të përmirësojë kursimet e energjisë në dimër.Kredia: iStock/@Svetl.Të gjitha të drejtat e rezervuara.
UNIVERSITY PARK, Pensilvani - Dritaret me xham të dyfishtë të veshur me një shtresë ajri izolues mund të ofrojnë efikasitet më të madh të energjisë sesa dritaret me një xham, por zëvendësimi i dritareve ekzistuese me një xham mund të jetë i kushtueshëm ose teknikisht sfidues.Një opsion më ekonomik, por më pak efektiv është mbulimi i dritareve me një dhomë me një shtresë metalike të tejdukshme, e cila thith një pjesë të nxehtësisë së diellit në dimër pa cenuar transparencën e xhamit.Për të përmirësuar efikasitetin e veshjes, studiuesit e Pensilvanisë thonë se nanoteknologjia mund të ndihmojë në arritjen e performancës termike në nivel me dritaret me xham të dyfishtë në dimër.
Një ekip nga Departamenti i Inxhinierisë Arkitekturore të Pensilvanisë hetoi vetitë e kursimit të energjisë të veshjeve që përmbajnë përbërës në shkallë nano që reduktojnë humbjen e nxehtësisë dhe thithin më mirë nxehtësinë.Ata gjithashtu përfunduan analizën e parë gjithëpërfshirëse të efikasitetit energjetik të materialeve të ndërtimit.Studiuesit publikuan gjetjet e tyre në Energjisë Konvertimi dhe Menaxhimi.
Sipas Julian Wang, një profesor i asociuar i inxhinierisë arkitekturore, drita afër infra të kuqe - pjesa e dritës së diellit që njerëzit nuk mund ta shohin, por mund të ndiejnë nxehtësinë - mund të aktivizojë efektin unik fototermik të disa nanogrimcave metalike, duke rritur rrjedhën e nxehtësisë brenda.përmes dritares.
"Ne jemi të interesuar të kuptojmë se si këto efekte mund të përmirësojnë efikasitetin energjetik të ndërtesave, veçanërisht në dimër," tha Wang, i cili gjithashtu punon në Institutin e Arkitekturës dhe Materialeve në Shkollën e Artit dhe Arkitekturës në Pensilvani.
Ekipi fillimisht zhvilloi një model për të vlerësuar se sa nxehtësi nga rrezet e diellit do të reflektohej, absorbohej ose transmetohej përmes dritareve të veshura me nanogrimca metalike.Ata zgjodhën një përbërje fototermale për shkak të aftësisë së saj për të thithur rrezet e diellit afër infra të kuqe, ndërsa ende siguron transmetim të mjaftueshëm të dritës së dukshme.Modeli parashikon që veshja reflekton më pak dritë afër infra të kuqe ose nxehtësi dhe thith më shumë nga dritarja sesa shumica e llojeve të tjera të veshjeve.
Studiuesit testuan dritare xhami me një xham të veshur me nanogrimca nën rrezet e simuluara të diellit në një laborator, duke konfirmuar parashikimet e simulimit.Temperatura në njërën anë të dritares së veshur me nanogrimca u rrit ndjeshëm, duke sugjeruar që veshja mund të thithë nxehtësinë nga rrezet e diellit nga brenda për të kompensuar humbjen e nxehtësisë së brendshme përmes dritareve me një xham.
Studiuesit më pas ushqejnë të dhënat e tyre në simulime në shkallë të gjerë për të analizuar kursimet e energjisë së ndërtesës në kushte të ndryshme klimatike.Krahasuar me veshjet me emetim të ulët të dritareve të vetme të disponueshme në treg, veshjet fototermale thithin pjesën më të madhe të dritës në spektrin afër infra të kuqe, ndërsa dritaret e veshura tradicionalisht e reflektojnë atë nga jashtë.Ky absorbim afër infra të kuqe rezulton në rreth 12 deri në 20 për qind më pak humbje të nxehtësisë se veshjet e tjera, dhe potenciali i përgjithshëm i kursimit të energjisë së ndërtesës arrin rreth 20 për qind në krahasim me ndërtesat pa veshje në dritare me një xham.
Megjithatë, Wang tha se përçueshmëria më e mirë termike, një avantazh në dimër, bëhet një disavantazh në sezonin e ngrohtë.Për të llogaritur ndryshimet sezonale, studiuesit inkorporuan gjithashtu tenda në modelet e tyre të ndërtesave.Ky dizajn bllokon rrezet më të drejtpërdrejta të diellit që ngrohin mjedisin gjatë verës, duke eliminuar kryesisht transferimin e dobët të nxehtësisë dhe çdo kosto të lidhur me ftohjen.Ekipi është ende duke punuar në metoda të tjera, duke përfshirë sistemet dinamike të dritareve për të përmbushur nevojat sezonale të ngrohjes dhe ftohjes.
"Siç tregon ky studim, në këtë fazë të studimit, ne ende mund të përmirësojmë performancën e përgjithshme termike të dritareve me një xham për të qenë të ngjashme me dritaret me dy xham në dimër," tha Wang."Këto rezultate sfidojnë zgjidhjet tona tradicionale të përdorimit të më shumë shtresave ose izolimit për të rinovuar dritaret me një dhomë për të kursyer energji."
“Duke pasur parasysh kërkesën e madhe në stokun e ndërtesave për infrastrukturën energjetike si dhe mjedisin, është e domosdoshme që ne të avancojmë njohuritë tona për të krijuar ndërtesa me efikasitet energjie,” tha Sez Atamtürktur Russcher, Profesor Harry dhe Arlene Schell dhe Shef i Inxhinierisë së Ndërtimit.“Dr.Wang dhe ekipi i tij po bëjnë kërkime themelore të veprimit.”
Kontribues të tjerë në këtë punë përfshijnë Enhe Zhang, një studente e diplomuar në dizajn arkitekturor;Qiuhua Duan, Asistente Profesore e Inxhinierisë së Ndërtimit në Universitetin e Alabamës, mori doktoraturën e saj në Inxhinieri Arkitekturore nga Universiteti Shtetëror i Pensilvanisë në dhjetor 2021;Yuan Zhao, studiues në Advanced NanoTherapies Inc., i cili kontribuoi në këtë punë si studiues i doktoraturës në Universitetin Shtetëror të Pensilvanisë, Yangxiao Feng, student i doktoraturës në dizajnin arkitekturor.Fondacioni Kombëtar i Shkencës dhe Shërbimi i Ruajtjes së Burimeve Natyrore USDA e mbështetën këtë punë.
Mbulesat e dritareve (molekula nga afër) janë treguar se përmirësojnë transferimin e nxehtësisë nga rrezet e diellit të jashtme (shigjetat portokalli) në brendësi të një ndërtese, ndërkohë që sigurojnë ende transmetim të mjaftueshëm të dritës (shigjeta të verdha).Burimi: Imazhi nga Julian Wang.Të gjitha të drejtat e rezervuara.