Инновационные окна будут экономить на ограничивании теплообмена

Окна - источник проникновения природного освещения в строения, но наряду со светом к нам приходит и тепло, что в жаркую погоду приводит к вспомогательным расходам на кондиционирование воздуха. Научные работники разрабатывают новый вид умных окон, который сможет блокировать поступление тепла, когда температура наружного воздуха повышается, что может помочь покупателям сохранять энергию в жаркие дни, уменьшая счета за электроэнергию.

Как рассказывается в журнале ACS «Journal Industrial & Engineering Chemistry Research», создатели идеи, Сюйхун Го, Каймин Чен, Янфэн Гао и их коллеги объясняют, что изучают умные окна, которые могут реагировать на разные сигналы, такие как электроэнергии, газа, света и тепла. Те, что чувствительны к теплу, особенно могут быть полезны для сокращения энергозатрат. Когда становится жарко, окна теряют прозрачность - они продолжают пропускать естественный свет, но блокируют доступ в здание нежелательному теплу. При снижении температуры окна опять становятся прозрачными.

Для создания смарт-окон необходимо принимать на вооружение желеобразные материалы, называемые гидрогели, которые набухают в жару, что ухудшает производительность. Го и Гао хотят справиться с данным недостатком. Основываясь на предыдущих достижениях, исследователи создали версию гидрогелей в форме микроскопических мягких шариков, взвешенных в жидкости. Они поместили раствор меж 2-мя стеклами и протестировали его, используя модель здания. Когда гидрогели освещались лампой, имитировавшей солнечный свет, смарт-окно стало непрозрачным и сохранило внутри здания прохладу. Новый микрогель, но, не разбухает, как его предшественник, и исследователи пришли к выводу, что их новый продукт считается хорошим кандидатом для применения в будущих интеллектуальных окнах.

Термочувствительные (N-изопропилакриламид) (PNIPAAm) коллоиды микрогеля были получены с внедрением воды и спирта с высокой температурой кипения в качестве бинарного растворителя. Их термочувствительное поведение и способность солнечной модуляции были изучены при помощи дифференциальной сканирующей калориметрии, ультрафиолетового и видимой вблизи инфракрасной спектрофотометрии, динамического рассеивания света и реологии.

Исследовано влияние содержания алкоголя и дозы связующего агента на их микроструктуру и оптические характеристики. Модель здания построена так, чтобы проверить их энергосберегающие свойства в смарт-окнах. Было обнаружено, что способность солнечной модуляции PNIPAAm коллоидов микрогеля снижается с повышением N, N'-метилена (акриламида) (BIS) либо дозы содержания алкоголя. В сравнении с гликолем глицерин показал лучшую совместимость с PNIPAAm гидрогелей, меньше ухудшая способность солнечной модуляции.