«Умные стекла» заменят отопление
Всеобщая тенденция экономии энергоресурсов и внедрение энергоэффективных технологий, использующих возобновляемые источники энергии, коснулась и строительных материалов. В Йенском университете имени Фридриха Шиллера (Германия) разработана методика, позволяющая использовать оконные стекла с изменяемым коэффициентом затемнения для обогрева помещения. Уже в этом году первые «умные стекла» будут установлены на фасадах городских зданий.
По статистике почти 40% энергии в странах Европейского Союза тратится на обогревание, кондиционирование, проветривание и освещение помещений. Проблемой сокращения расхода энергии на эти простые, но необходимые нужды учёные из Йенского университета занимаются с 2015 года. Первый реальный прототип был описан в статье «Ультратонкое окно большой площади с настраиваемым затенением и способностью поглощать солнечную энергию на основе дистанционной коммутации магнитоактивной жидкости» в журнале Advanced Sustainable Systems.
Управление затемнённостью стекла осуществляется посредством кнопочного пульта управления. Задача изменения коэффициента отражения стекла решается при помощи специальной жидкости, циркулирующей в «теле» оконного стекла. По словам участника проекта Лотара Вондрачека, жидкость в фасадных окнах и в самих фасадах исполняет роль теплоносителя, циркулирующего внутри плоскости оконного стекла.
Для изменения коэффициента преломления жидкости в неё добавляются наночастицы железа. Такая добавка, в зависимости от концентрации, может превратить стекло в сероватое или абсолютно чёрное. Удалить частицы железа из жидкости можно при помощи обыкновенного магнита. Таким образом, специалисты смогли добиться контроля над степенью освещённости помещений и аккумулировать тепло солнца, которое в дальнейшем идёт на обогрев здания.
Коэффициент полезного действия новой технологии сопоставим с традиционными солнечными тепловыми агрегатами. Однако основным преимуществом является возможность легко встраивать такую систему в любой фасад зданий. Жидкость обрабатывается при помощи магнитов в отдельной ёмкости, а к окнам не надо подводить электричество. По утверждению Лотара Вондрачека, главными достоинствами новой технологии являются возможность замены ею системы кондиционирования, управление освещённостью от солнечного света и осуществление подачи теплой воды в здание.
Главной задачей учёных была разработка стеклянных блоков большой площади со встроенными каналами для металлизированной жидкости. Оконные стекла должны обладать достаточной прочностью и не разрушаться в течении всего времени эксплуатации. Кроме того, стекла должны соответствовать всем нормам и правилам строительства. Разработчики представили прототип площадью до 200 квадратных метров, полностью удовлетворяющий всем требованиям.
Финансирование проекта осуществляется за счёт частных инвестиций — 2,2 млн евро от 11 предприятий и средств ЕС по программе «Горизонт-2020». В результате уже в 2018 году будут осуществлены первые промышленные поставки «умных стёкол» на стройки Европы.
Источник: phys.org