Защита климата и сокращение выбросов двуокиси углерода находятся в центре внимания глобальных программ развития. Соответственно, на национальном и международном уровнях были проведены проекты исследований и разработок, направленные на улучшение выбросов CO2 в различных процессах. Помимо особо энергоемких отраслей промышленности, в число крупнейших источников выбросов CO2 входит, в частности, строительный сектор: от жилых домов, производственных помещений и складских помещений до крупных коммерческих зданий, около 40 процентов потребления энергии в ЕС приходится на отопление, охлаждение, кондиционирование воздуха и освещение зданий.
Что касается интеллектуальных окон и фасадных устройств нового поколения, один из аспектов этой проблемы рассматривается в исследовательском проекте Large-Area Fluidic Windows (LaWin), который с 2015 года координируется Йенским университетом им. Фридриха Шиллера, Германия. Новый тип таких умных окон был представлен в следующем выпуске «Advanced Sustainable Systems». В своей статье «Умное окно большой площади с настраиваемым затенением и возможностью сбора солнечной энергии на основе дистанционного переключения магнитоактивной жидкости» исследователи материалов из Йены представляют прототипы окна, которое изменяет свою светопроницаемость одним нажатием кнопки. и, в то же время, может использоваться для сбора солнечной тепловой энергии.
Жидкости на окнах и фасадах
«Ключевой особенностью нашего проекта является использование жидкостей в окнах и фасадах, например, в качестве теплоносителей или для включения дополнительных функций», - объясняет Лотар Вондрачек, координатор проекта.«С этой целью мы разрабатываем новые стеклянные материалы, в которые интегрированы структуры каналов большой площади. Они используются для циркуляции функциональных жидкостей».
В последних прототипах жидкость наполнена наноразмерными магнитными частицами железа. Их можно извлечь из жидкости с помощью магнита. И наоборот, их можно снова подвесить, просто отключив магнит. «В зависимости от количества частиц железа в жидкости сама жидкость приобретает различные оттенки серого или даже становится полностью черной», - объясняет Вондрачек. «Тогда становится возможным автоматически регулировать падение света или собирать солнечное тепло, которое затем можно использовать для дальнейшего использования в здании». Эффективность теплопритока на единицу площади сравнима с современными солнечными тепловыми установками. Но в отличие от них, настоящая система может быть легко интегрирована в вертикальный фасад. Переключение между включением и выключением - выброс или улавливание частиц - происходит в отдельном резервуаре. Электрическое подключение на окнах не требуется.
Кондиционирование воздуха в помещении, регулируемое затемнение и сбор солнечного тепла
«Самое большое преимущество крупномасштабных жидкостных окон заключается в том, что они могут заменить системы кондиционирования воздуха, системы регулирования дневного света и, например, системы обработки горячей воды», - подчеркивает Вондрачек, заведующий кафедрой химии стекла в Йенском университете.. Ключевым моментом является разработка экономичных оконных стеклянных модулей большого размера. С одной стороны, стеклянные элементы должны включать в себя каналы, с другой стороны, они сохраняют свои эксплуатационные качества на протяжении всего срока службы здания. Наконец, они должны обеспечивать возможность интеграции со стандартными технологиями производства окон в рамах с двойным или тройным остеклением. С существующими прототипами, которые были изготовлены в масштабе около 200 квадратных метров, исследовательский консорциум продемонстрировал, что эти требования могут быть выполнены.
За период 2015-2017 проект получил грант в размере 5.9 млн евро от Евросоюза в рамках программы Горизонт-2020 для промышленного лидерства. Еще 2,2 миллиона евро были добавлены одиннадцатью отраслевыми партнерами, которые были членами консорциума. После окончания первого периода финансирования в этом году планируется коммерциализация первых приложений.