Ученые превратили фасадные окна в солнечные климат-системы - «Новости Электроники»

Представьте себе здание, фасад которого способен нести функции системы отопления и кондиционирования, а также выполнять роль теплоизоляции и регулятора интенсивности освещения. В Университете Лихтенштейна команда проекта Fluidglass сейчас работает над реализацией именно такого проекта.

Инновационная концепция Fluidglass представляет собой многофункциональную солнечную тепловую систему на основе стеклянных фасадов. Технология предназначена для превращения пассивных стеклянных фасадов в активные прозрачные солнечные коллекторы, которые одновременно способны контролировать поток энергии, проходящий через внешние структуры здания.

Для тестирования своей технологии ученые построили контейнер, окна которого содержат специальную жидкость. Она циркулирует внутри стекла и при необходимости ее можно окрасить. Таким образом, окна превращаются в активное оборудование для хранения энергии. И не только.

«Стекло можно тонировать, тогда окна будут защищать от солнечных лучей. Они также могут нагревать или охлаждать помещения. А еще они могут превращаться в солнечные батареи. Стекло накапливает солнечное излучение и использует его для потребления энергии внутри здания», - говорит архитекор Анн-Софи Запф, координатор проекта Fluidglass.

По словам разработчиков, в идеальных условиях каждое окно контейнера способно генерировать до одного киловатта энергии в час. Жидкость внутри стекла представляет собой смесь воды, антифриза и магнитных частиц. Ученые говорят, что их главной целью было обеспечение долгосрочной стабильности этого механизма, поэтому они пытались найти частицы с очень точными характеристиками.

«Частицы не должны склеиваться, то есть совсем не должны слипаться. Они также не должны со временем оседать на поверхности стекла. Нужно, чтобы они всегда оставались в жидкости. А в случае необходимости, мы должны иметь возможность легко отфильтровать их», - рассказывает Даниэль Гстель, инженер-механик NTB.

Нужно было также убедиться, что жидкость можно поместить внутрь стекла безопасным, простым и эффективным способом.

«Было очень сложно найти правильный режим функционирования. Стекло не должно находиться под давлением, так как в таком случае со временем оно деформируется, и тогда у нас не было равномерного распределения магнитных частиц. То есть нам пришлось запускать механизм в действие под очень низким давлением. Поэтому вся система переходит от избыточного давления в слишком низкое. И тогда появляются другие проблемы, которые нам тоже надо было решить», - добавляет Гстель.

Эти окна устроены таким образом, что внешняя их сторона способна накапливать солнечное излучение и превращать его в энергию, а внутренняя – может охлаждать или нагревать контейнер изнутри.

Чтобы определить, при каких условиях и в какой степени окна способны лучше регулировать температуру интерьера, понадобились сложные компьютерные модели.

«Мы подтвердили, что с этой технологией отпадет необходимость в системе дополнительного обогрева или охлаждения, например, в кондиционере или радиаторе. Эту важную вещь мы определили с помощью компьютеров. А теперь нам предстоит подтвердить это в настоящих испытаниях в контейнере», - говорит Лаура Баумгартнер, инженер по гражданскому строительству Университета Лихтенштейна.

Тесты в реальных условиях зимой в Вадуце и летом на Кипре, покажут действительно ли такие окна способны эффективно нагревать и охлаждать интерьер контейнера. Авторы проекта полагают, что эти окна можно будет в первую очередь использовать в многоэтажных офисных зданиях, где значительная часть фасадов покрыта стеклом. Однако прежде им предстоит решить проблему с нагрузками, которые создает ветер на больших высотных площадях.

Нужно отметить, что Fluidglass в меньшей степени ориентирован на индивидуальные дома, поскольку они имеют меньшие поверхности стекла. А для ощутимой эффективности система требует максимально большую площадь окон.

По словам ученых, такие энергоэффективные окна могут появиться на рынке уже через 4 года.