Окна играют важную роль, пропуская естественный свет и тепло в помещение, но иногда они пропускают слишком много света, или наоборот, выпускают драгоценное тепло. Исследователи из Оксфорда разработали новое "умное" покрытие для окон, способное на лету настраиваться на излучение или отражение солнечного тепла в различных количествах, что позволит на треть снизить энергозатраты на отопление или кондиционирование.

Новое стеклянное покрытие может отражать солнечное тепло летом и направлять его в помещение зимой. Depositphotos

 

Ключом к новой технологии является материал на основе халькогенида, который меняет фазовый состав в зависимости от температуры. В холодную погоду этот материал поглощает инфракрасные лучи солнечного света и излучает их в помещение в виде тепла. Но если на улице жарко, материал переключается на отражение солнечного тепла, сохраняя прохладу внутри здания. В обоих случаях идея заключается в том, чтобы уменьшить использование систем климат-контроля, которые являются одним из самых больших потребителей энергии.

Кроме того, разработчики встроили в новое покрытие небольшие прозрачные нагреватели, которые позволяют активировать фазовый материал в разных режимах. С помощью этой системы можно отрегулировать покрытие так, чтобы оно излучало или отражало тепло с разной интенсивностью и периодичностью (например, чтобы 30 процентов материала отражало тепло, а 70 процентов излучало его).

Независимо от того, в каком состоянии находится материал, он будет пропускать одинаковое количество видимого света. По оценкам команды, даже с учетом энергии, необходимой для регулировки системы, окна, оснащенные таким стеклом, позволят дому или зданию экономить от 20 до 34 процентов энергии в год по сравнению с традиционными окнами с двойным остеклением.

Образцы нового стекла в обоих режимах, демонстрируют, что свет проходит через них одинаково. Youngblood Photonics Lab

 

Это далеко не единственное из разрабатываемых сегодня прозрачных покрытий, позволяющих пользователю регулировать количество пропускаемого тепла. В прошлых исследованиях использовались электрохромные материалы; крошечные зеркала, меняющие угол наклона и отражающие тепло летом, и, наоборот, пропускающие его зимой или пленки с жидким наполнителем, которые днем сохраняют в комнате прохладу, а ночью - тепло.

Команда говорит, что новая конструкция должна быть относительно простой и недорогой в реализации, но, безусловно, она еще не готова для использования в реальных условиях.

"Несмотря на то, что до коммерческого применения этой технологии еще очень далеко, результаты показывают, что эта концепция очень перспективна и при дальнейших исследованиях может быть достигнута очень хорошая эффективность", - сказал Хариш Бхаскран, ведущий научный сотрудник проекта.

Исследование было опубликовано в журнале ACS Photonics.

Источники: Оксфордский университет
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.1c01128
 https://www.ox.ac.uk/news/2022-02-07-new-adaptable-smart-window-coating-could-help-heat-or-cool-home-and-save-energy