పెన్సిల్వేనియా స్టేట్ యూనివర్శిటీలోని పరిశోధకుల బృందం శీతాకాలంలో శక్తి పొదుపును మెరుగుపరచగల సింగిల్-లేయర్ విండో కవరింగ్ యొక్క ప్రభావాన్ని పరిశోధించింది.క్రెడిట్: iStock/@Svetl.అన్ని హక్కులు ప్రత్యేకించబడ్డాయి.
యూనివర్శిటీ పార్క్, పెన్సిల్వేనియా — ఇన్సులేటింగ్ గాలి పొరతో అమర్చబడిన డబుల్-గ్లేజ్డ్ విండోస్ సింగిల్-పేన్ విండోస్ కంటే ఎక్కువ శక్తి సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి, అయితే ఇప్పటికే ఉన్న సింగిల్-పేన్ విండోలను మార్చడం ఖరీదైనది లేదా సాంకేతికంగా సవాలుగా ఉంటుంది.ఒక అపారదర్శక మెటల్ ఫిల్మ్‌తో సింగిల్-ఛాంబర్ విండోలను కవర్ చేయడం మరింత పొదుపుగా, కానీ తక్కువ ప్రభావవంతమైన ఎంపిక, ఇది గాజు యొక్క పారదర్శకతకు రాజీ పడకుండా శీతాకాలంలో సూర్యుని వేడిని కొంతవరకు గ్రహిస్తుంది.పూత సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, శీతాకాలంలో డబుల్ మెరుస్తున్న కిటికీలతో సమానంగా ఉష్ణ పనితీరును తీసుకురావడానికి నానోటెక్నాలజీ సహాయపడుతుందని పెన్సిల్వేనియా పరిశోధకులు అంటున్నారు.
పెన్సిల్వేనియా డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఆర్కిటెక్చరల్ ఇంజినీరింగ్ నుండి వచ్చిన బృందం నానోస్కేల్ భాగాలను కలిగి ఉన్న పూత యొక్క శక్తి-పొదుపు లక్షణాలను పరిశోధించింది, ఇవి ఉష్ణ నష్టాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు వేడిని బాగా గ్రహించాయి.వారు నిర్మాణ సామగ్రి యొక్క శక్తి సామర్థ్యం యొక్క మొదటి సమగ్ర విశ్లేషణను కూడా పూర్తి చేశారు.పరిశోధకులు తమ పరిశోధనలను ఎనర్జీ కన్వర్షన్ అండ్ మేనేజ్‌మెంట్‌లో ప్రచురించారు.
ఆర్కిటెక్చరల్ ఇంజినీరింగ్ అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ జూలియన్ వాంగ్ ప్రకారం, మానవులు చూడలేని సూర్యకాంతిలో ఒక భాగం కానీ వేడిని అనుభూతి చెందుతుంది - ఇది కొన్ని లోహ నానోపార్టికల్స్ యొక్క ప్రత్యేకమైన ఫోటోథర్మల్ ప్రభావాన్ని సక్రియం చేయగలదు, ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని లోపలికి పెంచుతుంది.కిటికీ ద్వారా.
పెన్సిల్వేనియా స్కూల్ ఆఫ్ ఆర్ట్ అండ్ ఆర్కిటెక్చర్‌లోని ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఆర్కిటెక్చర్ అండ్ మెటీరియల్స్‌లో కూడా పనిచేసే వాంగ్ మాట్లాడుతూ, "ఈ ప్రభావాలు భవనాల శక్తి సామర్థ్యాన్ని ఎలా మెరుగుపరుస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి మేము ఆసక్తి కలిగి ఉన్నాము, ముఖ్యంగా శీతాకాలంలో.
లోహ నానోపార్టికల్స్‌తో పూసిన కిటికీల ద్వారా సూర్యరశ్మి నుండి ఎంత వేడి ప్రతిబింబిస్తుంది, శోషించబడుతుంది లేదా ప్రసారం చేయబడుతుందో అంచనా వేయడానికి బృందం మొదట ఒక నమూనాను అభివృద్ధి చేసింది.తగినంత కనిపించే కాంతి ప్రసారాన్ని అందిస్తూనే, సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ సూర్యరశ్మిని గ్రహించగల సామర్థ్యం కారణంగా వారు ఫోటోథర్మల్ సమ్మేళనాన్ని ఎంచుకున్నారు.ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లైట్ లేదా హీట్ దగ్గర పూత తక్కువగా ప్రతిబింబిస్తుందని మరియు చాలా ఇతర రకాల పూతలతో పోలిస్తే విండో ద్వారా ఎక్కువగా గ్రహిస్తుందని మోడల్ అంచనా వేసింది.
పరిశోధకులు ప్రయోగశాలలో అనుకరణ సూర్యకాంతి కింద నానోపార్టికల్స్‌తో పూసిన సింగిల్-పేన్ గాజు కిటికీలను పరీక్షించారు, ఇది అనుకరణ అంచనాలను నిర్ధారిస్తుంది.నానోపార్టికల్-కోటెడ్ విండో యొక్క ఒక వైపున ఉష్ణోగ్రత గణనీయంగా పెరిగింది, సింగిల్ పేన్ విండోస్ ద్వారా అంతర్గత ఉష్ణ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి పూత లోపల నుండి సూర్యరశ్మి నుండి వేడిని గ్రహించగలదని సూచిస్తుంది.
వివిధ వాతావరణ పరిస్థితులలో భవనం యొక్క శక్తి పొదుపులను విశ్లేషించడానికి పరిశోధకులు వారి డేటాను పెద్ద-స్థాయి అనుకరణలకు అందించారు.వాణిజ్యపరంగా లభించే సింగిల్ విండోస్ యొక్క తక్కువ ఉద్గారత పూతలతో పోలిస్తే, ఫోటోథర్మల్ పూతలు సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రమ్‌లోని చాలా కాంతిని గ్రహిస్తాయి, అయితే సాంప్రదాయకంగా పూతతో కూడిన కిటికీలు దానిని బాహ్యంగా ప్రతిబింబిస్తాయి.ఈ సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ శోషణ ఇతర పూతలతో పోలిస్తే 12 నుండి 20 శాతం తక్కువ ఉష్ణ నష్టం కలిగిస్తుంది మరియు భవనం యొక్క మొత్తం శక్తి పొదుపు సామర్థ్యం సింగిల్-పేన్ విండోస్‌పై అన్‌కోటెడ్ భవనాలతో పోలిస్తే 20 శాతానికి చేరుకుంటుంది.
అయినప్పటికీ, వాంగ్ మాట్లాడుతూ, మెరుగైన ఉష్ణ వాహకత, శీతాకాలంలో ప్రయోజనం, వెచ్చని సీజన్లో ప్రతికూలత అవుతుంది.కాలానుగుణ మార్పులను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి, పరిశోధకులు వారి నిర్మాణ నమూనాలలో పందిరిని కూడా చేర్చారు.ఈ డిజైన్ వేసవిలో పర్యావరణాన్ని వేడెక్కించే ప్రత్యక్ష సూర్యకాంతిని అడ్డుకుంటుంది, చాలావరకు పేలవమైన ఉష్ణ బదిలీని మరియు ఏదైనా సంబంధిత శీతలీకరణ ఖర్చులను తొలగిస్తుంది.సీజనల్ హీటింగ్ మరియు కూలింగ్ అవసరాలను తీర్చడానికి డైనమిక్ విండో సిస్టమ్‌లతో సహా ఇతర పద్ధతులపై బృందం ఇప్పటికీ పని చేస్తోంది.
"ఈ అధ్యయనం చూపినట్లుగా, అధ్యయనం యొక్క ఈ దశలో, శీతాకాలంలో డబుల్-గ్లేజ్డ్ విండోస్ మాదిరిగానే సింగిల్-గ్లేజ్డ్ విండోస్ యొక్క మొత్తం థర్మల్ పనితీరును మేము ఇంకా మెరుగుపరచగలము" అని వాంగ్ చెప్పారు."ఈ ఫలితాలు శక్తిని ఆదా చేయడానికి సింగిల్-ఛాంబర్ విండోలను రెట్రోఫిట్ చేయడానికి మరిన్ని లేయర్‌లు లేదా ఇన్సులేషన్‌లను ఉపయోగించే మా సాంప్రదాయ పరిష్కారాలను సవాలు చేస్తాయి."
"ఇంధన మౌలిక సదుపాయాలతో పాటు పర్యావరణం కోసం బిల్డింగ్ స్టాక్‌లో భారీ డిమాండ్ ఉన్నందున, శక్తి సామర్థ్య భవనాలను రూపొందించడానికి మన జ్ఞానాన్ని మెరుగుపరచడం అత్యవసరం" అని ప్రొఫెసర్ హ్యారీ మరియు అర్లీన్ షెల్ మరియు నిర్మాణ ఇంజినీరింగ్ హెడ్ సెజ్ అటమ్‌టుర్క్‌టుర్ రస్చెర్ అన్నారు.“డా.వాంగ్ మరియు అతని బృందం చర్య తీసుకోదగిన ప్రాథమిక పరిశోధనలు చేస్తున్నారు.
ఈ పనికి ఇతర సహకారులు ఆర్కిటెక్చరల్ డిజైన్‌లో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి అయిన ఎన్హే జాంగ్;అలబామా యూనివర్శిటీలో సివిల్ ఇంజినీరింగ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ క్యుహువా డువాన్, డిసెంబర్ 2021లో పెన్సిల్వేనియా స్టేట్ యూనివర్శిటీ నుండి ఆర్కిటెక్చరల్ ఇంజనీరింగ్‌లో పిహెచ్‌డిని పొందారు;యువాన్ జావో, అడ్వాన్స్‌డ్ నానో థెరపీస్ ఇంక్.లో పరిశోధకుడు, పెన్సిల్వేనియా స్టేట్ యూనివర్శిటీలో పిహెచ్‌డి పరిశోధకుడిగా, యాంగ్జియావో ఫెంగ్, ఆర్కిటెక్చరల్ డిజైన్‌లో పిహెచ్‌డి విద్యార్థిగా ఈ పనికి సహకరించారు.నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ మరియు USDA నేచురల్ రిసోర్సెస్ కన్జర్వేషన్ సర్వీస్ ఈ పనికి మద్దతు ఇచ్చాయి.
విండో కవరింగ్‌లు (క్లోజ్-అప్ మాలిక్యూల్స్) బయటి సూర్యకాంతి (నారింజ రంగు బాణాలు) నుండి భవనం లోపలికి తగినంత కాంతి ప్రసారాన్ని (పసుపు బాణాలు) అందిస్తూనే ఉష్ణ బదిలీని మెరుగుపరుస్తాయని చూపబడింది.మూలం: చిత్ర సౌజన్యంతో జూలియన్ వాంగ్.అన్ని హక్కులు ప్రత్యేకించబడ్డాయి.