Создано прозрачное оконное покрытие, охлаждающее здания без использования энергии

Поскольку изменение климата усиливает летнюю жару, растет спрос на технологии для охлаждения зданий. Теперь исследователи сообщают в журнале ACS Energy Letters, что они использовали передовые вычислительные технологии и искусственный интеллект для разработки прозрачного оконного покрытия, которое может понижать температуру внутри зданий, не потребляя ни одного ватта энергии.

Исследования показали, что на охлаждение приходится около 15% мирового потребления энергии. Это потребление можно снизить с помощью оконных покрытий, блокирующих солнечный ультрафиолетовый и ближний инфракрасный свет — те части солнечного спектра, которые обычно проходят через стекло и нагревают закрытое пространство.

Потребление энергии можно снизить еще больше, если покрытие будет излучать тепло с поверхности окна на длине волны, проходящей через атмосферу в космическое пространство. Однако трудно разработать материалы, которые могли бы одновременно соответствовать этим критериям и при этом пропускать видимый свет, то есть не мешать обзору. Юнгкью Ли, Тенгфей Луо и их коллеги решили разработать «прозрачный радиационный охладитель» (TRC), который мог бы сделать именно это.

Команда создала компьютерные модели TRC, состоящие из чередующихся тонких слоев таких распространенных материалов, как диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или диоксид титана, на стеклянной основе, покрытой полидиметилсилоксановой пленкой. Они оптимизировали тип, порядок и сочетание слоев, используя итерационный подход, основанный на машинном обучении и квантовых вычислениях, которые хранят данные с помощью субатомных частиц.

Этот вычислительный метод выполняет оптимизацию быстрее и лучше, чем обычные компьютеры, поскольку он может эффективно тестировать все возможные комбинации за доли секунды. В результате был разработан дизайн покрытия, который превосходит обычные TRC-стеклопакеты при изготовлении, а также один из лучших коммерческих термопонижающих стеклопакетов на рынке.

Исследователи говорят, что в жарких и сухих городах оптимизированный TRC потенциально может снизить потребление энергии на охлаждение на 31% по сравнению с обычными окнами.

Они отмечают, что их результаты могут быть применены в других областях, поскольку TRCS также можно использовать на окнах легковых и грузовых автомобилей. Кроме того, разработанная группой технология оптимизации, основанная на квантовых вычислениях, может быть использована для разработки других типов композитных материалов.

Эксклюзивный перевод*

Фото: адаптировано из ACS Energy Letters 2022

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Хирург Умнов: потребление чая в пирамидках угрожает развитием онкологии

210 Хирург Александр Умнов, профессор кафедры фундаментальных медицинских дисциплин медицинского факультета Государственного педагогического университета, предупреждает …