پنجره‌های پویا دمای داخل ساختمان را مدیریت می‌کنند

پژوهشگران با استفاده از نوعی نانوپوشش روی بستری از جنس چند پلیمر، موفق به ساخت پنجره‌های پویا شدند که قادرند دمای داخل ساختمان را در فصول مختلف سال مدیریت کنند.

کد خبر: ۹۸۷۷۷۲

سه‌شنبه - ۱۴ دی ۱۴۰۰ / January 04, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، گروهی از محققان، فناوری‌های موجود برای پنجره‌های پویا که در خانه‌ها و خودرو‌ها استفاده می‌شوند را در یک مقاله تحقیقاتی جدید مورد بررسی قرار دادند، مقاله‌ای که در Nano Energy منتشر شده و تمرکز آن بر اصلاح تابش‌های حرارتی برای مدیریت گرمایش و سرمایش است. هدف آن‌ها توسعه پنجره دینامیک با مصرف انرژی کارآمد دما است که در زمان واقعی دما را تنظیم می‌کند. آن‌ها از نوعی پوشش نانومتری برای توسعه این پنجره‌ها استفاده کردند.

این گروه تحقیقاتی نور مادون قرمز پنجره‌ها را به عنوان جزئی از ورودی گرمای داخلی که ممکن است به طور مداوم برای بهبود کارایی اصلاح شود، بررسی کردند. پنجره‌های جدیدی که می‌تواند با موفقیت تابش گرما را بر اساس ارزیابی قابلیت‌های صرفه جویی انرژی یک سازه اصلاح کند، برای استفاده در کاربرد‌های انرژی تجدیدپذیر پیشنهاد شده است.

پنجره‌های دینامیک بیشتر از روش‌های معمولی کم‌مصرف مانند شیشه‌های بازتابنده و محو شده، با تغییرات پیرامون سازگار هستند. از آنجایی که انرژی خورشیدی منبع اولیه گرما در طول روز است، پنجره‌های دینامیکی عمدتاً بر اصلاح طیف خورشیدی بین ۰٫۳ تا ۲٫۵ متر تمرکز دارند.

یکی دیگر از مسیر‌های تبادل حرارتی قابل توجه از طریق پنجره، تابش مادون قرمز است، اما تنظیم دینامیکی در این منطقه کمترین توجه را به خود جلب کرده است.

در زمستان‌های سرد، طیف انتشار کمتر از پنجره به حفظ گرمای داخلی کمک می‌کند، اما در تابستان‌های گرم، انتشار بیشتر باعث از دست دادن گرما می‌شود. اگرچه روش‌های کنترل دما فعال مانند پنجره‌های کاهش انتشار و پوشش‌های مرتفع منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجهی در انرژی در گرمایش و سرمایش شده‌اند، اما همچنان محدودیت‌های جغرافیایی آشکاری از نظر تطبیق با محیط‌های متغیر دارند.

در این پروژه یک پنجره پویا با تجزیه و تحلیل و شبیه‌سازی ایجاد شده است که می‌تواند تابش خورشید و گرما را تنظیم کند و پنجره را قادر می‌سازد تا عملکرد خود را در فاز‌های گرمایش و سرمایش تغییر دهد. وقتی هوا گرم می‌شود، پنجره‌های دینامیکی در فاز خنک‌کننده تابش خورشید را محدود می‌کنند و تشعشعات حرارتی شدیدی را آزاد می‌کنند، در حالی که انتقال به فاز گرمایش در دما‌های سردتر می‌تواند اتلاف گرمای تابشی را کاهش دهد و به انرژی خورشیدی اجازه می‌دهد تا فضای داخلی را گرم کند.

محققان از کرنش مکانیکی برای ایجاد سوئیچ پنجره پویا استفاده کردند که در مقایسه با روش‌های واکنش‌گر الکتریکی و حرارتی، راه‌حلی ساده با واکنش سریع و برگشت‌پذیری بالا است. یک بستر کشسان پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) و یک پوشش پلی استایرن سولفونات پلی استایرن سولفونات نازک رسانا (۳،۴-اتیلن دی اکسی تیوفن) (به قطر۱۲۰ نانومتر) برای ایجاد یک نمونه اولیه از پنجره دینامیکی واکنش‌دهنده مکانیکی استفاده شد. در مقایسه با پنجره‌های مکانیکی معمولی، پنجره‌های دولایه عملکرد کلی بالاتری را نشان دادند. محققان از یک لایه مات به‌عنوان پوششی برای کاهش تداخل و مدولاسیون انتقال نور خورشید استفاده کردند. شکستگی‌های با چگالی کم (۲۰٪) کمترین تأثیر را در مدولاسیون خورشیدی داشت.

پنجره چندلایه پاسخگوی مکانیکی ساخته شده از PDMS و PEDOT: PSS به‌عنوان یک نمونه اولیه تولید شد که می‌تواند تابش خورشید و گرما را از طریق ساختار‌های فوتونیک خمشی کنترل کند. این پنجره پویا می‌تواند دمای داخل را مدیریت کند.