کاهش 5 تا 7 درجه ای دمای اتاق با پوشش های جدید پنجره

پژوهشگران نوعی پوشش جدید برای پنجره ها ابداع کرده اند که ضمن ورود نور به فضای اتاق، مانع از داخل شدن گرما می شود؛ نوآوری که می تواند ضمن کاهش دمای اتاق، هزینه های سیستم های تهویه را کاهش دهد.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری اسمارت تیم به نقل از تک اکسپلور، پنجره ها در عین حال که نور خورشید را به فضا های داخلی می آورند، اما گرمای ناخواسته را نیز وارد می کنند. یک پوشش پنجره ای جدید، نور ماوراء بنفش و مادون قرمز تولید کننده گرما را مسدود می کند و بدون توجه به زاویه خورشید، نور مریی را از خود عبور می دهد.

این پوشش را می توان بر روی پنجره های ساختمانی یا اتومبیل های موجود استفاده کرد و هزینه های دستگاه های تهویه مطبوع را در آب و هوای گرم بیش از یک سوم کاهش داد.

«تنگفی لو» «Tengfei Luo» مجری این تحقیقات از مرکز مطالعات انرژی دانشگاه نوتردام در آمریکا گفت: زاویه بین نور خورشید و پنجره شما همیشه در حال تغییر است، اما پوشش ابداعی ما عملکرد و کارایی خود را در هر موقعیت خورشید در آسمان، حفظ می کند.

پوشش های پنجره ای که در بسیاری از مطالعات اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند، برای نوری که با زاویه 90 درجه وارد اتاق می شود، بهینه شده اند. با این حال، در ظهر که اغلب گرم ترین زمان روز است پرتو های خورشید با زوایای اریب وارد پنجره های عمودی می شوند.

لو و همکارانش پیش از این، با چیدن لایه های بسیار نازک سیلیس، آلومینا و اکسید تیتانیوم بر روی یک پایه شیشه ای، پوشش شفاف پنجره ای ساخته بودند. آنها یک پلیمر سیلیکونی به ضخامت یک میکرومتر به این لایه ها اضافه کردند تا با انعکاس تشعشعات حرارتی از سوی بیرونی پنجره،  قدرت خنک کنندگی سازه را افزایش دهند.

بهینه سازی اضافی ترتیب لایه ها برای اطمینان از اینکه این پوشش زوایای متعدد نور خورشید را در خود جای می دهد ضروری بود. به گفته لو، با این حال، با توجه به تعداد بسیار زیاد ترکیب های ممکن، رویکرد آزمون و خطا عملی نبود.

دانشمندان برای به هم ریختن لایه ها در یک پیکربندی بهینه که انتقال نور مریی را به حداکثر و در عین حال عبور طول موج های تولید کننده گرما را به حداقل برساند، از محاسبات کوانتومی یا به طور خاص تر، تبرید کوانتومی استفاده و نتایج خود را به صورت تجربی تایید کردند.

مدل آنها، پوششی تولید کرد که هم شفافیت را حفظ می کرد و هم دما را بین 5.4 تا 7.2 درجه سانتیگراد در یک اتاق مدل، حتی زمانی که نور در طیف وسیعی از زوایا وارد می شد، کاهش داد.

لو گفت: این پوشش ابداعی مانند عینک های آفتابی پُلاریزه، شدت نور ورودی را کاهش می دهد، اما برخلاف عینک های آفتابی، این پوشش حتی زمانی که آن را در زوایای مختلف کج می کنید، شفاف و موثر باقی می ماند.

برنامه یادگیری فعال و محاسبات کوانتومی توسعه یافته برای ایجاد این پوشش می تواند برای طراحی طیف وسیعی از مواد با خواص پیچیده استفاده شود.

نتایج این تحقیقات درنشریه Cell Reports Physical Science منتشر شده است.