Окна могут быть важны для проникновения естественного света и тепла в комнату, но иногда они впускают слишком много или вместо этого выпускают наружу искусственное тепло. Исследователи из Оксфорда разработали новое «умное» оконное покрытие, которое можно на лету настраивать так, чтобы оно излучало или отражало тепло Солнца в разных количествах, снижая энергозатраты на обогрев и охлаждение на треть.
Ключом к новой технологии является материал на основе халькогенида, который меняет фазу в ответ на нагрев. В холодную погоду этот материал поглощает инфракрасные лучи солнечного света и излучает их в помещение в виде тепла. Но когда на улице жарко, материал можно переключать, чтобы он отражал солнечное тепло обратно наружу, сохраняя прохладу внутри здания. В обоих случаях идея состоит в том, чтобы уменьшить использование климат-контроля, который является одним из самых больших пожирателей энергии.
Команда также встроила в покрытие небольшие прозрачные нагревательные элементы, которые в разной степени активируют материал с фазовым переходом. С помощью этой настройки, покрытие может быть отрегулировано по требованию, чтобы излучать или отражать тепло с разной степенью — так, например, его можно настроить так, чтобы 30 процентов материала отражали тепло, а 70 процентов излучали его.
Независимо от того, в каком состоянии находится материал, он все равно будет пропускать одинаковое количество видимого света. По оценкам команды, даже с учетом энергии, необходимой для настройки материала, окна, оснащенные этим типом стекла, будут экономить для дома или здания от 20 до 34 процентов энергопотребления каждый год по сравнению с традиционными окнами с двойным остеклением.
Образцы нового стекла в обоих режимах, показывающие, что свет по-прежнему проходит через них одинаково. Фото: Youngblood Photonics Lab.
Это далеко не единственное разрабатываемое покрытие для стекла, позволяющее пользователям выбирать, сколько тепла через него проходит. В прошлых «умных» окнах использовались электрохромные материалы, крошечные зеркала, расположенные под таким углом, чтобы они отражали тепло наружу летом и внутрь зимой, или заполненные жидкостью пленки, которые сохраняют в комнате прохладу днем и тепло ночью.
Команда говорит, что этот новый дизайн должен быть относительно простым и недорогим в реализации, но, конечно, он еще не совсем готов к премьере для использования.
«Несмотря на то, что необходимы значительные будущие исследования, прежде чем эта технология может быть коммерциализирована, результаты показывают, что концепция очень многообещающая и при дальнейших исследованиях может быть достигнута очень хорошая эффективность», — сказал Хариш Бхаскран, ведущий исследователь исследования.
Исследование было опубликовано в журнале ACS Photonics.
Источник: Oxford University.
