На рынке уже существуют «умные» окна, которые можно электронно переключать между режимами пропускания солнечного света или его блокированием. Но новая многослойная технология позволяет активировать разные энергосберегающие режимы световой фильтрации.
Проблема гибкой настройки
Регулируя прозрачность стекла в существующих фотохромных окнах, пользователи могут контролировать, сколько солнечного света проходит через стекло в комнату. В большинстве случаев стекло частично блокирует видимый спектр солнечного света вместе с инфракрасным спектром. Таким образом, блокируется и яркий свет, и тепло.
Тем не менее, такая ситуация не всегда соответствует пожеланиям пользователя. Например, в жаркий летний день пользователь может захотеть заблокировать тепло, но впустить в комнату яркий свет. И наоборот, в солнечный зимний день пользователь может хотеть впустить в комнату максимум тепла, но блокировать ослепляющий, отраженный от снега свет. С такими комбинированными задачами справляется новое «жидкое окно».
Как это работает?
Технология разработана группой ученых из Университета Торонто. Разработчики подсмотрели идею у кальмаров, которые способны менять цвет своей кожи. Животные перемещают пигменты в клетках под кожей, меняя ее прозрачность и оттенок.
Прототип жидкостного окна реализует концепцию с помощью множества уложенных в стопку листов прозрачного пластика, каждый из которых пронизан сетью микроканалов миллиметровой толщины. В эти каналы закачиваются жидкости, содержащие различные пигменты. От комбинации жидкостей меняются и оптические комбинации окна в целом.
Например, если из одного листа удалить пигмент, блокирующий видимый свет, а в другой закачать пигмент, блокирующий инфракрасное излучение, можно добиться того, что окно будет пропускать видимый свет, но не тепло. Кроме того, накачивание светорассеивающего пигмента в лист позволяет регулировать мягкость или резкость видимого солнечного света в помещении.
Зачем это нужно?
Используя компьютерные модели, основанные на производительности прототипов, ученые считают, что даже если жидкие окна применять лишь для модуляции пропускания инфракрасного света, здание будет использовать примерно на 25% меньше энергии отопления, охлаждения и освещения в год.
«Здания используют тонну энергии, чтобы обогреть, охладить и осветить пространство внутри них. Если мы сможем стратегически контролировать количество, тип и направление солнечной энергии, которая поступает в наши здания, мы сможем значительно сократить объем работы, которую выполняют нагреватели, кондиционеры и осветительные приборы», - говорит Рафаэль Кей, один из авторов разработки.
Описание технологии опубликовано в журнале PNAS.
