Новое устройство управления тепловым режимом регулирует свою форму для повышения или понижения температуры без использования внешней энергии. По словам разработчиков, эта технология может работать в сочетании с традиционным отоплением и охлаждением, чтобы уменьшить скачки температуры в здании (и расходы).
Два наиболее распространенных метода терморегулирования (нагрев и охлаждение) отвечают за более половины мирового энергопотребления. Два продолжающихся кризиса (климат e геополитика) заставляют исследователей в бешеном темпе выявлять высокопроизводительные технологии, которые могут регулировать температуру без большого потребления электроэнергии.
Семинары посвящены солнцу и открытым пространствам: среди наиболее перспективных решений — умные окна, которые поглощают или отражают инфракрасное тепло солнца в зависимости от того, летний это день или зимний. Пассивные системы радиационного охлаждения также являются интересным вариантом, который позволяет избежать использования энергии за счет передачи тепла непосредственно в космическое пространство на длинах волн, которые проходят через атмосферу Земли.
Нулевая энергия для отопления и охлаждения
Руджун Ма и коллеги Нанкайский университет Тяньцзинь, Китай, стремились разработать тепловое устройство, способное автоматически переключаться между режимами нагрева и охлаждения в зависимости от изменения температуры. Это имеет смысл: если целью управления температурным режимом является регулирование температуры, оптимальным будет создание чувствительной к температуре системы. Еще и потому, что в прошлом были разработаны окна, меняющие цвет, или модуляторы инфракрасного излучения, реагирующие на изменение температуры: они либо нагревают, либо охлаждают. Никогда оба.
Отличительной особенностью прибора Ма является использование широкого диапазона длин волн, от видимого диапазона до инфракрасного. Это позволяет охватить весь спектр теплового управления: как солнечное отопление, так и радиационное охлаждение.
Еще раз биомимикрия
Я никогда не устану повторять: все лучшие научные решения рождаются из наблюдений за природой, и этот тепловой прибор не исключение. В этом случае исследовательская группа провела комбо: они наблюдали как мех гималайского кролика (белый в жаркую погоду, темный в холодную), так и раскрытие и складывание листьев растения, мимоза pudica.
Тепловое устройство состоит из двух основных слоев. Верхний состоит из чувствительного к температуре активирующего листа, излучающего инфракрасное излучение. Лист изготовлен из полимеров, которые неравномерно реагируют на изменения температуры, поэтому в холодном состоянии он сворачивается, а в горячем расширяется. Нижняя часть, с другой стороны, состоит из термохромной подложки, которая меняет цвет в зависимости от температуры, а также поглощает видимый свет.
Термический «оборотень»
При низкой температуре окружающей среды, в режиме обогрева лист актуатора скручивается, а термохромная подложка становится серой, поглощая свет и нагреваясь. И наоборот, в режиме охлаждения активатор расширяется, чтобы покрыть подложку и отразить солнечный свет, излучая при этом инфракрасное излучение для собственного охлаждения. Температуру активации для переключения между режимами можно изменять, меняя полимеры в актуаторах и термохромные порошки, используемые в подложке.
Тепловое устройство размером 4 х 4 сантиметра способно функционировать в течение 500 циклов открывания и вращения в лаборатории. Ма и его коллеги протестировали его как в помещении, так и на открытом воздухе, о чем свидетельствует статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.что я ссылаюсь на вас здесь).
Они подсчитали, основываясь на полевых экспериментах, что мощность солнечного нагрева составила 252,2 Вт на квадратный метр, а мощность охлаждения достигла 59,7 Вт/м 2 .
В переводе: это устройство экономит энергию по сравнению со всеми другими чувствительными к температуре устройствами управления температурой, разработанными до сих пор. «Это значительно повысит эффективность использования тепловой энергии, — говорит Ма, — и еще есть много возможностей для улучшения».
Хороший. Тем временем веер и свитер (по необходимости).
