|  | 30 ноября 2014 | Нанотехнологии, Энергетика

Специальное зеркальное покрытие позволит охладить здания, перекачивая тепло изнутри во внешнее пространство

Зеркальное теплоотражающее покрытие


Поддержание прохлады в больших зданиях в жаркое время года является достаточно сложной инженерной задачей. Традиционные технологии кондиционирования воздуха дороги сами по себе и потребляют весьма большое количество энергии, к примеру, в США в жаркое время на долю потребления кондиционеров приходится до 15 процентов от потребляемой энергии во всей стране. Однако, группа ученых и инженеров их Стэндфордского университета нашла путь сокращения затрат на кондиционирование помещений. Они разработали специализированное зеркальное покрытие, многослойны нанофотонный материал, которые не только отражает потоки тепла от стен и крыш зданий, он также направляет поток тепла извне здания наружу, охлаждая таким образом внутренности здания.

Физически тепло переносится тремя различными способами. Первый способ - это прямой перенос тепла, это то, что чувствуют ваши пальцы, коснувшись горячего предмета. Вторым способом переноса тепла является конвекционный способ, примером этому является горячее "дыхание" потока воздуха из открытой на время разогретой духовки. И третьим способом является радиационный способ, перенос тепла при помощи лучей инфракрасного света, который позволяет вам чувствовать приближение к открытому огню или той же разогретой духовке.

Покрытие, разработанное группой, возглавляемой профессором Шэнхуи Фэном (Shanhui Fan), работает с инфракрасным тепловым излучением, прибывающим из космоса вместе с лучами Солнца. Это покрытие выступает в роли своеобразного теплового диода, отражая внешние тепловые потоки и практически беспрепятственно пропуская тепло извне наружу здания.

Технология охлаждения, использующая возможности подобных покрытий, называется фотонно-излучающим охлаждением. В качестве покрытия используется комбинация слоев из диоксида кремния (SiO2) и окиси гафния (HfO2), нанесенных на тонкий слой серебра. Вся структура покрытия состоит из семи слоев, суммарная толщина которых равна 1.8 микрона, что гораздо тоньше самой тонкой алюминиевой фольги, используемой в бытовых целях. Многослойный материал представляет собой сложный материал, метаматериал, который с одной стороны эффективно отражает солнечные и инфракрасные лучи, пропуская беспрепятственно инфракрасные лучи с обратной стороны.

Опытный образец теплоотражающего покрытия


Тесты, проведенные стэнфордскими учеными, показали, что покрытие из метаматериала эффективно отражает до 97 процентов падающего на него солнечного света. Это зеркало, работающее совместно с технологией фотонно-излучающего охлаждения, позволяет снизит температуру с обратной его стороны на 5 градусов по сравнению с температурой окружающего воздуха.

Несмотря на то, что технология такого охлаждения является весьма и весьма многообещающей, до ее практического использования потребуется решить ряд других задач. Во-первых, должен быть разработан механизм, который обеспечивает перенос тепла из внутренностей здания к его внешнему "зеркальному" покрытию. Во-вторых, ученым удалось изготовить опытные образцы многослойного покрытия, размер которых не превышает размера средней пиццы, однако, для возможности практического применения, такое покрытие потребуется производить рулонными нормами, соблюдая небольшую себестоимость конечной продукции.

Но если ученым удастся найти заинтересованных потенциальных инвесторов и продолжить свои исследования, то в результате у людей может появиться новая строительная технология, которая позволит существенно сократить затраты энергии на кондиционирование зданий, а значит, и сделать наш мир еще немного более чистым, уменьшив количество сжигаемого ископаемого топлива.




Ключевые слова:
Покрытие, Материал, Слой, Метаматериал, Диод, Тепло, Инфракрасный, Свет, Отражение, Охлаждение, Здание

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Одежда из самоохлаждающейся ткани позволит сократить расходы на кондиционир ...
  • Стэнфордские исследователи создали первые самоохлаждающиеся солнечные батар ...
  • Компания Hitachi разрабатывает систему кондиционирования на солнечной энерг ...
  • Тепло от людей, ожидающих поезд парижского метрополитена, обогреет близлежа ...
  • Фотонные нанокристаллы – лучший теплоизолятор, чем чистый вакуум.




  • 30 ноября 2014 13:10
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3864
    По-моему, нечто подобное уже вовсю используется в дорогих фасадных системах и в стеклопакетах.


    --------------------
        
    1 декабря 2014 15:20
    #2 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    FomaNeverujuwij, кстати да, буквально недавно просматривал каталог плёнок наклеиваемый на стеклапакет, кроме затеняющих там были теплосберегающие с прозрачностью 96% (отражающие во внутрь ИК излучение) - правда в статье всё на оборот, материал хорошо отдаёт в одну сторону.


    --------------------
        
    1 декабря 2014 19:30
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3864
    Zerger
    У меня товарищ весной так всю веранду закрыл, только у него, похоже, эта пленка в обратную сторону стояла, она отражала все ИК снаружи и (вроде бы) пропускала беспрепятственно изнутри наружу. По крайней мере, в самую суровую летнюю жару на веранде было весьма и весьма свежо по сравнению с улицей.


    --------------------
        
    1 декабря 2014 23:11
    #4 Написал: nefton

    Публикаций: 0
    Комментариев: 28
    Что за ахинея а не новость. Не существует зеркал-диодов прозрачных только в 1 сторону. притом помоему принципиально.
        
    2 декабря 2014 18:14
    #5 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    nefton, как это не существует? Обычная тонированная машина Вам в пример - изнутри все видно, а с наружи так просто внутрь не заглянешь - почти весь свет отражается, поэтому мы видим собственное отражение.
    Я вот о другом подумал - если летом эта технология востребована, то в зимнее время она будет приносить вред, не пропуская тепло внутрь здания, при этом еще и легко отдавая тепло наружу. Как вариант - развернуть стекла перед зимой наоборот (или пленку переклеить)- чтобы тепло извне поступало, а наружу не выходило. Ладно, стекла с этой пленкой можно поменять, но если это покрытие нанесено прямо на кирпичи стены дома, к примеру?


    --------------------
        
    2 декабря 2014 19:45
    #6 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: beany85
    то в зимнее время она будет приносить вред


    Не все йогурты одинаково полезны! Например, для Эмиратов это не актуально. Там и зимой 20 градусов тепла, а высотных зданий, требующих охлаждения, очень много.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.