Окна являются ключевым компонентом конструкции здания, но они также наименее энергоэффективны. Из-за легкости, с которой тепло может передаваться через стекло, окна оказывают значительное влияние на затраты на отопление и охлаждение здания.
Чтобы уменьшить потребность в энергоемком кондиционировании воздуха, ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали «умное окно», изготовленное с использованием жидкости, которая сочетает в себе солнечную регуляцию и накопление тепла, чтобы сократить потребление энергии в здании. Умное окно разработано путем помещения жидкости на основе гидрогеля в стеклянные панели, которые могут одновременно блокировать солнечный свет, чтобы регулировать пропускание солнечного света, и улавливать тепло, которое может выделяться в течение дня и ночи.
Жидкость представляет собой смесь микрогидрогеля, воды и стабилизатора, заключенных между двумя слоями стекол. Прежде чем нагреться, вода поглощает большое количество тепла — явление, известное как высокая удельная теплоемкость. Благодаря гидрогелю жидкая смесь становится непрозрачной при воздействии тепла, блокируя солнечный свет.
Когда температура падает, смесь возвращается в исходное, прозрачное состояние, пропуская свет и тепло. Кроме того, высокая теплоемкость воды позволяет запасать большое количество тепловой энергии, а не передаваться через стекло в здание в жаркое дневное время. Затем тепло будет постепенно охлаждаться и высвобождаться ночью.
«Жидкое окно» поможет снизить потребление энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха в зданиях до 45% по сравнению с традиционными стеклянными окнами. Кроме того, оно на 30 % более энергоэффективно, чем коммерчески доступное энергосберегающее стекло, при этом его производство дешевле.
Исследовательская группа NTU провела несколько испытаний в жарких (Сингапур, Гуанчжоу) и холодных (Пекин) условиях, которые показали значительные результаты в регулировании и поглощении солнечного тепла. Тесты на звукоизоляцию также показали, что «умное» жидкостное окно снижает уровень шума на 15% эффективнее, чем окна с двойным остеклением. Команда считает, что их нововведение лучше всего подходит для использования в офисных зданиях, где часы работы в основном дневные.