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智能窗户来了!科学家开发水凝胶窗板:阻挡阳光调节热量,减少45%能源消耗
2020-11-10 15:42  点击数:

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图片来历:视频截图

最近,新加坡南洋理工大学的科学家们开发了一种液体窗板,这种窗板能够阻挠太阳以调理太阳能的传输,白日吸收热量,晚上开释,有助于下降修建物的动力耗费。

南洋理工大学的研讨人员开发了一种“智能窗户”,他们将以水凝胶为根底的液体放置在玻璃嵌板内,并发现在模仿中,与传统的玻璃窗比较,能够削减高达45%的动力耗费。这种“智能窗户”动力功率比市面上的低辐射(节能)玻璃高出30%,并且制作本钱更低。

这款智能窗是科学杂志上初次报导的液体节能智能窗,支撑了南洋理工大学智能学校的愿景,旨在为可继续的未来开发先进技术解决方案。

窗户是修建规划的要害组成部分,但也是最不节能的部分。因为热量能够经过玻璃传递,窗户对修建的供温暖制冷本钱有明显影响。依据联合国2009年的一份陈述,修建占全球动力运用量的40%,窗户占其间的一半。

传统的节能低辐射窗户是由贵重的涂料制成的,能够削减进入或流出修建物的红外光,然后有助于削减对供温暖制冷的需求。可是,它们不能调理可见光,而可见光是导致修建物升温的阳光的首要组成部分。

为了开发一扇窗户来战胜这些约束,南洋理工大学的研讨人员转向了水,水在开端变热之前会吸收很多的热量——这种现象被称为高比热容。

他们发明了一种由微水凝胶、水和稳定剂组成的混合物,并经过试验和模仿发现,因为其对温度改动的反响才能,能够在各种气候条件下有效地下降动力耗费。简略来说,水凝胶的存在,使得这种液体混合物在受热时变得不通明,然后阻挠了阳光,冷却后又康复到本来的“通明”状况。

液体窗户最适合办公修建

与此同时,水的高热容量答应很多的热能被贮存,而不是在酷热的白日经过玻璃转移到修建中。热量会逐步冷却,并在晚上开释出来。 

该研讨陈述的首要作者、资料科学与工程学院的高档讲师Long Yi博士说:“咱们的立异结合了两种资料的一起特性——水凝胶和水。经过运用以水凝胶为根底的液体,咱们简化了制作进程,将混合物浇注在两个玻璃板之间。这使得窗户具有高度均匀性的一起优势,这意味着窗户能够创立为任何形状和巨细。”

因为这些特色,南大研讨团队信任他们的立异最适合用于办公大楼,而办公时刻大多在白日。

为了验证这一概念,科学家们在酷热(新加坡、广州)和冰冷(北京)的环境中进行了野外测验。

新加坡的测验显现,在一天最热的时分(正午),智能液体窗的温度(50摄氏度)低于一般玻璃窗(84摄氏度)。在北京进行的测验显现,在坚持相同温度方面,运用智能液体窗户的房间比运用一般窗户的房间少耗费11%的动力。

智能窗可改动用电顶峰,隔绝噪音

科学家们还丈量了当天贮存的热能的最高值是在什么时分呈现的。

正常玻璃窗口的温度峰值是正午12点,而智能液体窗口的温度峰值则是下午2点。假如这种温度峰值改动转化为修建物需求用电来降温或取暖的时刻改动,就会导致用户的动力收费下降。

运用实践修建模型和四个城市(上海、拉斯维加斯、利雅得和新加坡)的气候数据进行的模仿标明,与一般玻璃窗和低辐射窗比较,智能液体窗在这四个城市的节能功能最好。

隔音测验还标明,智能液体窗的降噪作用比双层玻璃窗高15%。

该研讨的榜首作者、资料科学与工程学院的项目主任Wang Shancheng说:“隔音双层玻璃窗是由两块玻璃制成的,中心有一个气隙。咱们的窗户规划相似,可是咱们用根据水凝胶的液体来替代空气,这增加了玻璃板之间的隔声,然后供给了现在节能窗户不常见的额定优点。”

另一榜首作者Zhou Yang博士,为南洋理工大学博士生,现任我国石油大学副教授。

2020年Nukiyama Memorial Award热科学与工程纪念奖、热能和动力体系专家华中科技大学杨荣贵教授以为,“这是榜首个以水凝胶为根底的液体智能窗户的实例,它让咱们远离传统的玻璃规划。颠覆性的立异导致了太阳能调理和蓄热,这两者一起带来了杰出的节能功能。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来历:

https://techxplore.com/news/2020-11-scientists-energy-saving-liquid-window.html

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