Ученые использовали передовые вычислительные технологии и ИИ для разработки прозрачного покрытия для окон, которое может снизить температуру внутри зданий, тем самым экономя огромное количество энергии на охлаждение.
На охлаждение приходится около 15% мирового потребления энергии, и эта цифра будет только расти, особенно в более тропических климатических зонах.
Ультрафиолетовый и ближний инфракрасный свет солнца — это те части солнечного спектра, которые проходят через оконное стекло и нагревают помещение.
Если бы покрытие для окон блокировало этот свет, и если бы это покрытие излучало «тепло с поверхности окна на длине волны, которая проходит через атмосферу в космос», то энергопотребление на охлаждение могло бы быть снижено, согласно Американскому химическому обществу.
Это, наряду с сохранением видимости через окно, довольно сложная задача. Но исследователи из Университета Нотр-Дам в Индиане и Университета Кёнхи в Сеуле все же взялись за нее.
Согласно их новой статье «Высокоэффективный прозрачный излучающий охладитель, разработанный с помощью квантовых вычислений» в ACS Energy Letters, научном журнале, издаваемом Американским химическим обществом, их разработка прозрачного покрытия для окон, или «прозрачного излучающего охладителя» (TRC), оказалась успешной.
Вот что они сделали и как это прошло:
Команда построила компьютерные модели TRC, состоящие из чередующихся тонких слоев обычных материалов, таких как диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или диоксид титана на стеклянной основе, покрытых пленкой полидиметилсилоксана. Они оптимизировали тип, порядок и комбинацию слоев, используя итеративный подход, основанный на машинном обучении и квантовых вычислениях, которые хранят данные с использованием субатомных частиц. Этот вычислительный метод выполняет оптимизацию быстрее и лучше, чем обычные компьютеры, поскольку он может эффективно протестировать все возможные комбинации за доли секунды. В результате была получена конструкция покрытия, которая после изготовления превзошла характеристики традиционно разработанных TRC, а также одного из лучших коммерческих стекол для снижения теплоотдачи на рынке.
Исследователи написали, что средняя годовая экономия энергии в обследованных городах США — см. приведенные выше столбчатые диаграммы — составляет 50 МДж/м2 при использовании TRC на окнах. В городах с жаркой и сухой погодой, таких как Финикс, TRC потенциально может сэкономить около 86,3 МДж/м2 в год, или 31,1% энергопотребления на охлаждение при использовании обычных окон.
Они также провели аналогичные расчеты для выбранных крупных городов мира. Хотя здания во всех городах могли бы получить выгоду, в тропических регионах эффект охлаждения был бы более значительным.
Исследователи говорят, что прозрачное покрытие для окон может использоваться не только на оконных стеклах зданий, но и на автомобильных стеклах.
В исследовании нет никаких указаний на коммерческое масштабирование, но исследователи пишут, что пленка «может быть потенциально масштабирована для практического применения, поскольку ее изготовление может быть достигнуто с использованием современных методов осаждения». Другими словами, это процесс создания и нанесения тонких пленочных покрытий на подложку. Это важный производственный этап.
Полное исследование можно прочитать здесь.
Читайте также: Гигант в области окон Andersen возглавляет финансирование компании по производству солнечных окон на сумму 30 млн долларов
Фото: «Утреннее сияние ~ Исследуйте #420» от Theen … лицензировано в соответствии с CC BY-NC-SA 2.0.
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает сопоставление цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить ваши предложения. — *Реклама.