Розумне вікно гріє і охолоджує за рахунок сонця

У США розробили розумне вікно, яке може перемикатися між збором тепла від сонячного світла і охолодженням приміщення.

Технологію розробили Інженери з Університету Дьюка, передає building-tech.org

«Ми продемонстрували найперший електрохромний пристрій, який може перемикатися між сонячним нагріванням і охолодженням,- сказав По-Чун Сюй, доцент кафедри машинобудування і матеріалознавства Duke. - У нашому методі електрохромної настройки немає рухомих частин, і його можна безперервно налаштовувати».

Такий підхід може потенційно скоротити споживання енергії майже на 20%.

Розумні вікна з електрохромного скла - це відносно нова технологія, яка використовує електрохромну реакцію для зміни скла з прозорого на непрозоре і назад. Хоча існує безліч підходів до створення цього явища, всі вони включають розміщення електрично чутливого матеріалу між двома тонкими шарами електродів і пропускання між ними електричного струму.

Сюй і його аспірант Ченьсі Суй продемонстрували тонкий пристрій, який взаємодіє з обома спектрами світла, перемикаючись між режимами пасивного нагріву і охолодження. У режимі обігріву пристрій затемнюється для поглинання сонячного світла і запобігання виходу середнього інфрачервоного світла. У режимі охолодження затемнений шар, схожий на вікно, очищається, одночасно відкриваючи дзеркало, яке відбиває сонячне світло і дозволяє розсіюватися середньому інфрачервоному світлу позаду пристрою.

Оскільки дзеркало ніколи не є прозорим для видимого світла, пристрій не замінить вікна в будинках або офісах, але його можна використовувати на інших поверхнях будівлі.

"Дуже важко створити матеріали, які можуть працювати в обох цих режимах, - сказав Сюй. - Наш пристрій має один з найбільших діапазонів налаштування теплового випромінювання, коли-небудь продемонстрованих".

При розробці такого пристрою необхідно було подолати дві основні проблеми. Першим було створення електродних шарів, які проводять електрику і прозорі як для видимого світла, так і для теплового випромінювання. Більшість провідних матеріалів, таких як метали, графіт і деякі оксиди, не підходять для цього, оскільки ці дві властивості суперечать один одному, тому Хсу і Суй розробили свої власні.

Дослідники почали з шару графена товщиною в один атом, який, як вони показали, занадто тонкий, щоб відбивати або поглинати світло будь-якого типу. Але він також недостатньо провідний, щоб передавати кількість електрики, необхідне пристрою для роботи у великих масштабах. Щоб обійти це обмеження, Сюй і Суй додали тонку золоту сітку поверх графена, щоб вона діяла як магістраль для електрики.

Друге завдання полягало у розробці матеріалу, який міг би проходити між двома шарами електродів і перемикатися між поглинанням світла і тепла. Дослідники досягли цього, використовуючи явище, зване плазмонікою. Коли крихітні нанорозмірні металеві частинки розташовані всього в нанометрах один від одного, вони можуть вловлювати світло з певною довжиною хвилі у залежності від їх розміру і відстані. Але у цьому випадку наночастинки випадковим чином розподіляються у кластери, що призводить до взаємодій з широким діапазоном довжин хвиль, що корисно для ефективного захоплення сонячного світла.

У демонстрації електрика, що проходить через два електроди, викликає утворення металевих наночастинок біля верхнього електрода. Це не тільки затемнює пристрій, але і змушує весь пристрій поглинати і вловлювати як видиме світло, так і тепло. А коли електричний потік змінюється на протилежне, наночастинки знову розчиняються у рідкому прозорому електроліті. Перехід між двома станами займає хвилину або дві.

"Пристрій буде проводити багато годин у тому чи іншому стані у реальному світі, тому втрата декількох хвилин ефективності під час переходу - це просто крапля у морі», - сказав По-Чун Сюй.

Якщо Ви помітили орфографічну помилку, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Новини по темі:

comments powered by Disqus
Система Orphus
Щотижнева
e-mail розсилка