• Yulia Mi

Ученые разработали энергосберегающее «жидкое окно»

Дата и время публикации: 15.11.2020 11:10

Группа ученых из Технологического университета Наньян в Сигнапуре разработала жидкую оконную панель, которая может мгновенно блокировать солнечный свет, тем самым регулируя пропускание солнечного света. Поглощенное такой панелью тепло можно использовать в течение дня или ночи, снижая общее энергопотребление.

«Умное окно» представляет собой жидкость на основе гидрогеля, заключенную между стеклянными панелями. Оно на 30% эффективнее, чем низкоэмиссионное стекло, и стоимость иго изготовления ниже. Но самое главное, такие окна позволят снизить на 45% энергопотребление в зданиях.

Окна – это ключевой строительный элемент современных зданий. От них зависит внешний облик здания, его прочность, и также от окон зависит требуемое количество энергии для работы в здании. Степень пропускания солнечного света окнами влияет на температуру внутри помещения и, как следствие, на требуемое охлаждение или обогрев. Согласно отчету, предоставленному ООН в 2009 году, около 40% всего мирового энергопотребления приходится на здания.

Энергосберегающие низкоэмиссионные окна изготавливаются с помощью дорогостоящих покрытий, которые позволяют не пропускать инфракрасный свет внутрь или, наоборот, изнутри здания. Такие окна помогают снизить расходы энергии на нагрев и охлаждение. Однако, такие окна не регулируют видимый свет, а ведь он также влияет на нагрев строений.

Чтобы решить эту проблему, ученые обратили внимание на воду, которая поглощает огромное количество тепла прежде, чем нагреться. Это физическое свойство называется высокая теплоемкость. Разработчики создали смесь из воды, стабилизатор и микрогидрогелевых частиц. Благодаря гидрогелевому компоненту, такая жидкость становится непрозрачной при нагревании и блокирует солнечный свет. А при остывании она снова становится прозрачной.

С другой стороны, высокая теплоемкость воды позволяет накапливать огромное количество тепловой энергии, не пропуская ее внутрь здания. А ночью окно постепенно высвобождает накопленную энергию.

«Наша разработка комбинирует в себе уникальные свойства обоих типов материалов – гидрогеля и воды. Энергосберегающее окно обладает высокой однородностью, и его можно изготавливать абсолютно любой формы и размеров», - утверждает ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Joule.

Разработчики уверены, что их «умные» окна идеально подойдут в первую очередь для офисных зданий. И уже были проведены тесты в Сигнапуре и в Китае (Гаунчжоу и Пекине). Тесты показали, что инновационные окна нагревались всего до 50°C в самые жаркие дни по сравнению с обычными окнами, температура которых составляла 84°C. Тесты в Пекине показали снижение энергопотребления на поддержание температуры внутри помещения на 11% по сравнению с обычными окнами.

Также было измерено максимальное значение накопляемой тепловой энергии в течении дня. Для обычного окна максимум приходится на 12 часов дня, для «умного» окна – на 2 часа дня. Такой сдвиг позволит снизить энергопотребление в пиковые нагрузки.

Еще одним плюсом таких окон стала шумоизоляция. Она на 15% выше, чем у двойных стеклопакетов.

Ученые уверены, что «умные» окна важно и нужно использовать при строительстве бизнес центров в крупных городах. Их разработка уже заинтересовала специалистов из США и Китая.




Подписаться на новости SCDAILY