Умните прозорци на бъдещето надничат зад ъгъла
Нов материал разрешава контролиране на светлината и топлината с електричество
Динамични смарт прозорци могат да подобрят комфорта и естетиката на пространствата, както и да понижат потреблението на сила на постройките (снимка: CC0 Public Domain)
Познаваме чувството, когато слънчевата светлина влиза в стаята през прозореца и основава уютна атмосфера. Но от време на време слънцето може да бъде прекомерно блестящо или горещо и тогава затваряме прозорците със пердета или щори, с цел да се предпазим от непотребната светлина и топлота. Ами в случай че можехме да направляваме прекосяването на светлина и топлота през прозорците благодарение на електричество, без да прибягваме до механични устройства?
Такива прозорци на бъдещето към този момент не са небивалица, а действителност. Изследователи от Университета на Северна Каролина и Тексаския университет в Остин демонстрираха материал за ново потомство динамични прозорци, които разрешават превключване сред три положения: транспарантни или „ елементарни ” прозорци; прозорци, които блокират инфрачервената светлина, помагайки за изстудяване на сградата; и тонирани прозорци, които управляват яркостта, като в същото време резервират аспект на открито.
Eлектрохромизъм
Динамичните прозорци се основават на явлението електрохромизъм, или смяна в прозрачността в отговор на електрически тласък. Такива прозорци не са нова идея. Но до момента множеството динамични прозорци бяха или транспарантни, или тъмни.
„ Нашата работа демонстрира, че има повече благоприятни условия ”, споделя Вероника Августин, съавтор на изследователската публикация и професор по материалознание в университета на Северна Каролина. „ По-конкретно, ние показахме, че е допустимо да се пропуща светлина през прозорците, като в същото време оказваме помощ за охлаждането на постройките и ги вършим по-енергийно ефикасни ”.
Ключът към по-динамичните материали за прозорци е водата. Именно това им придава необикновените свойства. Изследователите откриха, че когато водата е обвързвана в кристалната конструкция на волфрамов оксид, образувайки хидрат на волфрамов оксид, материалът демонстрира незнайно до момента държание.
още по темата
Волфрамовите оксиди от дълго време се употребяват в динамичните прозорци. Това се обуславя от обстоятелството, че волфрамовият оксид нормално е транспарантен. Но когато приложите електрически сигнал и инжектирате литиеви йони и електрони в материала, той става мрачен и блокира светлината.
Изследователите в този момент демонстрират, че могат дейно да настроят дължините на вълните на светлината, които се блокират, като инжектират литиеви йони и електрони в обвързван материал, наименуван хидрат на волфрамов оксид.
Когато литиеви йони и електрони се вкарват в хидратния материал, той първо минава във фаза на “блокиране на топлината ”, позволявайки на забележимите дължини на вълната на светлината да преминат, само че блокира инфрачервената светлина. Ако се вкарат повече литиеви йони и електрони, материалът навлиза в тъмна фаза, блокирайки както забележимата, по този начин и инфрачервената дължина на вълната на светлината.
„ Наличието на вода в кристалната конструкция я прави по-малко плътна, тъй че е по-устойчива на дисторция, когато в материала се вкарват литиеви йони и електрони ”, споделя Джанел Фортунато, първи създател на публикацията и лекар в Университета на Северна Каролина.
„ Нашата догадка е, че защото хидратът на волфрамовия оксид може да поеме повече литиеви йони, в сравнение с елементарния волфрамов оксид, преди да настъпи дисторция, вие получавате два режима. Има режим на „ изстудяване ” – при който въвеждането на литиеви йони и електрони визира оптичните свойства, само че структурната смяна към момента не е настъпила – той всмуква инфрачервена светлина ”, разяснява Фортунато.
По този метод прозорците с хидрат на волфрамов оксид могат да бъдат персонализирани към разнообразни режими според от потребностите на потребителите. Например, в случай че желаете да охладите стая, само че въпреки всичко да имате естествена светлина, можете да превключите прозорците си в режим на блокиране на топлината.
Ако желаете да намалите отблясъците на слънцето или да създадете уединена среда, можете да превключите прозорците на мрачен режим. А в случай че желаете да се насладите на бистрота и панорама към улицата, можете да върнете прозорците в естествен режим.
Комфорт и икономии
Такива прозорци освен ще подобрят комфорта и естетиката на пространствата, само че и ще понижат потреблението на сила на постройките. Според Международната организация по енергетика (IAE), постройките употребяват към 40% от цялата първична сила и са един от главните източници на излъчвания на парникови газове. Един от методите за понижаване на енергийните разноски на постройката е потреблението на интелигентни прозорци, които могат да се приспособяват към изменящите се условия на осветяване и температура.
Умните прозорци се персонализират с разнообразни режими съгласно потребностите на хората
(снимка: CC0 Public Domain)
Но съществуващите “умни ” прозорци имат своите дефекти. Например, те могат да бъдат скъпи, сложни за инсталиране и поддръжка или да имат стеснен обсег на конфигурация. Следователно създаването на нови материали за динамични прозорци е незабавна задача за науката и промишлеността.
Предимства и дефекти
Изследователите настояват, че техният материал има редица преимущества по отношение на останалите. Първо, той е по-евтин и елементарен за произвеждане, защото не изисква спомагателни пластове или покрития. Второ, превключва сред режимите по-бързо и по-ефективно, защото употребява по-малко електрическа енергия. Трето, по-издръжлив и постоянен е, защото не предстои на разграждане от излагане на вода или О2.
Разбира се, материалът има и своите дефекти. Например, не може изцяло да блокира забележимата светлина, а единствено да я затъмни. Освен това не може да контролира други дължини на вълните на светлината, като ултравиолетова или синя светлина, които също могат да повлияят на температурата и здравето на индивида. Затова откривателите възнамеряват да продължат да работят върху възстановяване на своя материал и разширение на неговата функционалност.
Като цяло новият материал за динамични прозорци се преглежда като перспективен за актуалната архитектура. Той може да помогне за основаването на по-удобни, естетически привлекателни и енергийно-ефективни здания, които се приспособяват към потребностите и желанията на потребителите.
Освен това новаторският материал ще способства за понижаване на излъчванията на парникови газове и за битка с световното стопляне. Прозорците на бъдещето са тъкмо зад ъгъла.
Динамични смарт прозорци могат да подобрят комфорта и естетиката на пространствата, както и да понижат потреблението на сила на постройките (снимка: CC0 Public Domain)
Познаваме чувството, когато слънчевата светлина влиза в стаята през прозореца и основава уютна атмосфера. Но от време на време слънцето може да бъде прекомерно блестящо или горещо и тогава затваряме прозорците със пердета или щори, с цел да се предпазим от непотребната светлина и топлота. Ами в случай че можехме да направляваме прекосяването на светлина и топлота през прозорците благодарение на електричество, без да прибягваме до механични устройства?
Такива прозорци на бъдещето към този момент не са небивалица, а действителност. Изследователи от Университета на Северна Каролина и Тексаския университет в Остин демонстрираха материал за ново потомство динамични прозорци, които разрешават превключване сред три положения: транспарантни или „ елементарни ” прозорци; прозорци, които блокират инфрачервената светлина, помагайки за изстудяване на сградата; и тонирани прозорци, които управляват яркостта, като в същото време резервират аспект на открито.
Eлектрохромизъм
Динамичните прозорци се основават на явлението електрохромизъм, или смяна в прозрачността в отговор на електрически тласък. Такива прозорци не са нова идея. Но до момента множеството динамични прозорци бяха или транспарантни, или тъмни.
„ Нашата работа демонстрира, че има повече благоприятни условия ”, споделя Вероника Августин, съавтор на изследователската публикация и професор по материалознание в университета на Северна Каролина. „ По-конкретно, ние показахме, че е допустимо да се пропуща светлина през прозорците, като в същото време оказваме помощ за охлаждането на постройките и ги вършим по-енергийно ефикасни ”.
Ключът към по-динамичните материали за прозорци е водата. Именно това им придава необикновените свойства. Изследователите откриха, че когато водата е обвързвана в кристалната конструкция на волфрамов оксид, образувайки хидрат на волфрамов оксид, материалът демонстрира незнайно до момента държание.
още по темата
Волфрамовите оксиди от дълго време се употребяват в динамичните прозорци. Това се обуславя от обстоятелството, че волфрамовият оксид нормално е транспарантен. Но когато приложите електрически сигнал и инжектирате литиеви йони и електрони в материала, той става мрачен и блокира светлината.
Изследователите в този момент демонстрират, че могат дейно да настроят дължините на вълните на светлината, които се блокират, като инжектират литиеви йони и електрони в обвързван материал, наименуван хидрат на волфрамов оксид.
Когато литиеви йони и електрони се вкарват в хидратния материал, той първо минава във фаза на “блокиране на топлината ”, позволявайки на забележимите дължини на вълната на светлината да преминат, само че блокира инфрачервената светлина. Ако се вкарат повече литиеви йони и електрони, материалът навлиза в тъмна фаза, блокирайки както забележимата, по този начин и инфрачервената дължина на вълната на светлината.
„ Наличието на вода в кристалната конструкция я прави по-малко плътна, тъй че е по-устойчива на дисторция, когато в материала се вкарват литиеви йони и електрони ”, споделя Джанел Фортунато, първи създател на публикацията и лекар в Университета на Северна Каролина.
„ Нашата догадка е, че защото хидратът на волфрамовия оксид може да поеме повече литиеви йони, в сравнение с елементарния волфрамов оксид, преди да настъпи дисторция, вие получавате два режима. Има режим на „ изстудяване ” – при който въвеждането на литиеви йони и електрони визира оптичните свойства, само че структурната смяна към момента не е настъпила – той всмуква инфрачервена светлина ”, разяснява Фортунато.
По този метод прозорците с хидрат на волфрамов оксид могат да бъдат персонализирани към разнообразни режими според от потребностите на потребителите. Например, в случай че желаете да охладите стая, само че въпреки всичко да имате естествена светлина, можете да превключите прозорците си в режим на блокиране на топлината.
Ако желаете да намалите отблясъците на слънцето или да създадете уединена среда, можете да превключите прозорците на мрачен режим. А в случай че желаете да се насладите на бистрота и панорама към улицата, можете да върнете прозорците в естествен режим.
Комфорт и икономии
Такива прозорци освен ще подобрят комфорта и естетиката на пространствата, само че и ще понижат потреблението на сила на постройките. Според Международната организация по енергетика (IAE), постройките употребяват към 40% от цялата първична сила и са един от главните източници на излъчвания на парникови газове. Един от методите за понижаване на енергийните разноски на постройката е потреблението на интелигентни прозорци, които могат да се приспособяват към изменящите се условия на осветяване и температура.
Умните прозорци се персонализират с разнообразни режими съгласно потребностите на хората
(снимка: CC0 Public Domain)
Но съществуващите “умни ” прозорци имат своите дефекти. Например, те могат да бъдат скъпи, сложни за инсталиране и поддръжка или да имат стеснен обсег на конфигурация. Следователно създаването на нови материали за динамични прозорци е незабавна задача за науката и промишлеността.
Предимства и дефекти
Изследователите настояват, че техният материал има редица преимущества по отношение на останалите. Първо, той е по-евтин и елементарен за произвеждане, защото не изисква спомагателни пластове или покрития. Второ, превключва сред режимите по-бързо и по-ефективно, защото употребява по-малко електрическа енергия. Трето, по-издръжлив и постоянен е, защото не предстои на разграждане от излагане на вода или О2.
Разбира се, материалът има и своите дефекти. Например, не може изцяло да блокира забележимата светлина, а единствено да я затъмни. Освен това не може да контролира други дължини на вълните на светлината, като ултравиолетова или синя светлина, които също могат да повлияят на температурата и здравето на индивида. Затова откривателите възнамеряват да продължат да работят върху възстановяване на своя материал и разширение на неговата функционалност.
Като цяло новият материал за динамични прозорци се преглежда като перспективен за актуалната архитектура. Той може да помогне за основаването на по-удобни, естетически привлекателни и енергийно-ефективни здания, които се приспособяват към потребностите и желанията на потребителите.
Освен това новаторският материал ще способства за понижаване на излъчванията на парникови газове и за битка с световното стопляне. Прозорците на бъдещето са тъкмо зад ъгъла.
Източник: technews.bg
КОМЕНТАРИ