Иновативни стъкла ще намалят сметките за климатизация, ограничавайки топлообмена

Прозорецът е източник на естествена светлина в сградата, но заедно със светлината при нас идва и топлина, а в горещо време това води до допълнителни разходи за климатизация. Учените разработват нов вид интелигентни прозорци, които могат да блокират притока на топлина, когато външната температура се покачва и по този начин да помогнат на потребителите да пестят енергия в горещите дни и да намалят на сметките за енергия.

Учени проучват умни прозорци, които могат да отговорят на различните сигнали, като напр. електроенергия, газ, светлина и топлина. Тези, които са чувствителни към топлина, могат да бъдат особено полезни за намаляване на консумацията на енергия. Когато стане горещо, прозорците губят своята прозрачност – те продължават да пропускат естествената светлина, но блокират  достъпа на нежелана топлина до сградата. Когато температурата падне отново, прозорците стават прозрачни.

За създавнето на умен прозорец трябва да се използват гелообразни материали, наречени хидрогелове, които набъбват в жегата, но влошават производителността. Учените се опитват да преодолеят този недостатък. Въз основа на предишни постижения, учените създават версия на хидрогелове под формата на микроскопични меки топчета потопени в течност. Те са поставили разтвора между 2 стъкла и са го тествали с помощта на модел на сграда. Когато хидрогелове са осветени от лампата, която симулира слънчевата светлина, смарт прозорецът е непрозрачен и задържа прохладата в сградата. Новият микрогел не набъбва като своя предшественик и изследователите заключават, че новият им продукт се счита за добър кандидат за използване в бъдещите умни прозорци.

Термочувствителните (М-изопропилакриламид) (PNIPAAm) колоиди микрогелове са получени с въвеждането на вода и алкохол с висока точка на кипене като двоен разтворител. Тяхното термочумствително поведение и способността им на слънчева модулация са изследвани чрез диференциална сканираща калориметрия, ултравиолетова и инфрачервена спектрофотометрия, динамично разсейване на светлината и реология.

Изследвано е влиянието на съдържанието на алкохола и на свързващо вещество, на тяхната микроструктура и оптични характеристики. Моделът на сградата е конструиран така, че да се проверят енергоспестяващи свойства на интелигентните прозорци. Установено е, че способността на слънчевата модулация PNIPAAm на колоидния  микрогел намалява с увеличаване на N, N’-метилен (акриламид) (BIS), или на алкохола. В сравнение с гликола, глицеролът показва по-добра съвместимост с PNIPAAm хидрогелове, по-малко влошава способността им за слънчевата модулация.

С добавянето на  глицерин като съ-разтворител PNIPAAm колоидни микрогелове, изложени на сферична морфология, показат кратко време за реакция, подходящ вискозитет, ниска точка на замръзване, умерена скорост на изпарение и отлично представяне в пестенето на енергия, което ги прави много по-подходящи кандидати за използване в интелигентните прозорци, отколкото тези, с помощта на един разтворител.