Новости

Sep 13, 2023

Умные окна, защищающие от солнечной радиации, могут помочь снизить выбросы парниковых газов

1 сентября 2021 г.

1 сентября 2021 г.

от Общества Фраунгофера

Исследователи Фраунгофера разработали интеллектуальное покрытие для стекол окон, которое темнеет на солнце. При этом используются электрохромные и термохромные материалы, которые реагируют на электричество и тепло. В зданиях с большими стеклянными фасадами он предотвращает перегрев помещений из-за солнечного излучения, тем самым снижая потребность в энергоемком кондиционировании воздуха.

Строительный сектор является одним из крупнейших источников выбросов парниковых газов. По данным Немецкого агентства по охране окружающей среды, на здания приходится около 30 процентов выбросов CO2 в стране и 35 процентов конечного потребления энергии. Особенно проблематичны здания с большими стеклянными фасадами и крышами, например, офисные башни, которые доминируют в современных городах. Они нагреваются на солнце, особенно летом. Однако использование жалюзи и жалюзи для создания тени часто непопулярно, поскольку они умаляют эстетическую привлекательность стекла и мешают обзору снаружи. Вместо этого внутреннее пространство охлаждается с помощью кондиционера, что требует огромного количества электроэнергии и увеличивает выбросы углекислого газа в здание.

Институт Фраунгофера по исследованию силиката ISC в Вюрцбурге и Институт Фраунгофера органической электроники, электронно-лучевой и плазменной технологии FEP в Дрездене разработали сложное решение этой проблемы. В проекте Switch2Save исследователи работают над прозрачными покрытиями для окон и стеклянных фасадов с использованием электрохромных и термохромных материалов. Они добавляют переменный прозрачный темный оттенок к внешней стороне окон, что сохраняет прохладу в комнатах. Институты Фраунгофера установили партнерские отношения с университетами и промышленными партнерами шести стран ЕС в рамках этого исследовательского проекта, финансируемого ЕС.

«Электрохромное покрытие наносится на прозрачную проводящую пленку, которую затем можно «включить». Приложение электрического напряжения вызывает перенос ионов и электронов, что затемняет покрытие и окрашивает окно. С другой стороны, термохромное покрытие работает. пассивно. Когда достигается определенная температура окружающей среды, она отражает тепловое излучение солнца», — объясняет доктор Марко Шотт, менеджер группы электрохромных систем в Fraunhofer ISC.

С помощью электрохромных элементов датчики можно использовать для измерения таких факторов, как яркость и температура, и отправлять результаты в системы управления. Это посылает импульс тока или напряжения на проводящую пленку, вызывая затемнение окна. Поверхность стекла постепенно темнеет, когда температура или уровень яркости становятся слишком высокими. Это предотвращает перегрев помещений и снижает потребность в кондиционировании воздуха, что особенно полезно в солнечном климате и зданиях с большими застекленными фасадами. Он также служит защитой от бликов в солнечные дни. В пасмурные дни и вечером окна будут оставаться в светлом состоянии.

Исследователи Фраунгофера также задумались о пригодности технологии для повседневного использования. «Окна не темнеют внезапно, а затемняются постепенно в течение нескольких минут», — объясняет Шотт. Потребление энергии очень низкое. В оптимальных условиях электрохромной пленке требуется только электричество для процесса переключения, а для инициирования процесса окрашивания достаточно очень низкого напряжения. Термохромные материалы вообще не требуют электричества, а пассивно реагируют на тепло, выделяемое солнцем. Их можно использовать в качестве дополнения к переключаемой системе или в качестве альтернативы, когда переключаемое решение не требуется.

Switch2Save обещает огромную экономию энергии в регионах с высокими температурами наружного воздуха, например, в южных регионах, за счет сокращения использования систем кондиционирования воздуха или полного устранения необходимости в них. Доктор Джон Фалтайх, координатор проекта Switch2Save и руководитель исследовательской группы Fraunhofer FEP, объясняет: «В теплых регионах Европы потребность современных зданий в энергии для охлаждения и отопления может быть снижена до 70 процентов». Экономия не столь значительна в более холодных северных регионах, но системы можно использовать и здесь в качестве антибликовой защиты от прямых солнечных лучей.