Главная / Новости / Мировые новости / "Умные" окна для зданий

Окна с самоочисткой и регулированием температуры

04 февраля 2016г.

Окна со встроенным интеллектом, способные к самоочистке, поддержанию температуры внутри здания и уменьшению бликов от солнечного света, разработаны в Великобритании.

Снимок сканирующего цифрового микроскопа отображает пирамидальный наноконтур, выгравированный на стекле, при 200nm в 100 раз меньше человеского волоса. Управление поверхностью на наноуровне позволяет отладить взаимодействие стекла с жидкостями и светом на высоком уровне.

Современные здания потребляют около 40% затрачиваемой энергии на обогрев и около 2/3 на охлаждение.

"Умные" окна, разработанные в Университетском колледже Лондона (UCL) при финансировании EPSRC, помогают снижать затраты на очистку окон современных офисных зданий, сократить потребление энергии и сократить расходы на отопление до 40%.

Структура поверхности окна выполнена с коническими наноструктурами. Эти ловушки воздуха и обеспечивают соприкосновение малого количества воды с поверхностью стекла, в результате чего любой дождь, попав на окно, преобразуется в сферические капли, которые скатываются по стеклянной поверхности, собирая пыль и грязь на своем пути. В противоположность этому капли на обычном окне цепляются за стекло, скользят вниз и оставляют за собой полосы и грязь.

Модель наноструктур также дает окнам те же анти-отражательные свойства, как глаза существ, таких как мотыльки, позволяющие им прятаться от хищников. Это уменьшает блики за счет сокращения количества света, отраженного внутри в комнате, до менее 5%. Это сопоставимо с 20-30% для других энергосберегающих окон.

Наконец, сверху наноструктурные окна покрывают тонкой пленкой диоксида ванадия. Это предотвращает потери тепла из здания в холодное время, останавливает инфракрасное излучение солнечных лучей, проходящих через стекло в теплое время в силу того, что диоксид ванадия является термохромным материалом, то есть он может переключаться с перекрытия всего инфракрасного излучения на прохождение лучей в зависимости от температуры.

В отличие покрытий из золота или серебра, используемых в некоторых окнах, диоксид ванадия является дешевым и часто встречающимся материалом. Более того, для решения задачи необходим очень тонкий слой 5-10 нанометров, что делает материал более рентабельным и устойчивым, чем материалы по другим технологиям.

По словам лидера проекта доктор Иоаннис Папаконстантину из UCL, окна являются первым решением применения этого тонкого термохромного покрытия с гравировкой наноструктур. По его словам, эти две технологии дополняют друг друга, наноструктуры способствуют повышению термохромных свойств покрытия. Это потому, что в отличие от гладких пленок диоксида ванадия, которые требуют очень большую площадь, чтобы достичь термохромный эффект, наноструктуры значительно увеличивают площадь поверхности пленки. "Если сравнить площадь плоских пленок с наноструктурированным материалом, вы увидите, что мы улучшили область более 10 раз," замечает он.

Разработчики постоянно обсуждают решение с британскими производителями стекла в попытке коммерциализации интеллектуальных окон. Это увеличит методы производства наноструктурного стекла а также процесс нанесения покрытия. При положительных результатах разработчики полагают, что умные окна могут стать коммерчески доступными в течение 3-5 лет. Разработчики были награждены грантом Европейского исследовательского совета на 5 лет для создания окна и тестирования в реальных условиях.

Кроме того, команда разработчиков также надеется разработать смарт полимерную пленку с наноструктурами, которая которую можно будет применить к существующим окнам, увеличивая самоочищающие свойтсва и экономичность.

Источник: theengineer