Nízkoenergetické fluidné články by mohli dynamicky tieniť a chladiť budovy
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 29. 7. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Veľké percento spotreby energie v budovách sa spotrebuje na vykurovanie a chladenie, ale pomôcť by mohol nový nízkoenergetický dynamický systém tienenia navrhnutý výskumníkmi z Torontskej univerzity. Systém inšpirovaný kožou krila využíva bunky s kvitnúcim pigmentom, ktoré môžu na požiadanie blokovať svetlo.
Kril je drobný morský organizmus, ktorý je zvyčajne priehľadný, ale má schopnosť premiestňovať pigmenty v bunkách pod svojou kožou, čo mu umožňuje stmavnúť, aby sa chránil pred poškodením UV žiarením pri jasnom slnečnom svetle. Tím vedcov z Torontskej univerzity usúdil, že táto schopnosť by bola užitočná pre okná a fasády budov.
Prototyp tímu inšpirovaný krilom sa skladá z optofluidických článkov, ktoré môžu na požiadanie prepínať medzi priehľadnosťou a nepriehľadnosťou, pričom spotrebujú relatívne málo energie. Vo vnútri článku je 1 mm vrstva minerálneho oleja medzi dvoma plastovými plátmi. Ak chcete, aby sa zmenil na tmavší, do článku možno cez pripojenú trubicu vstreknúť malé množstvo vody obsahujúcej pigment alebo farbivo, čím sa vytvorí „kvet“ tmavšej farby.
Čím viac pigmentu sa napumpuje, tým väčší je výkvet a rýchlosť prietoku môže určovať tvar, ktorý sa vytvorí. Nízke rýchlosti prúdenia vytvárajú kruhový vzor, zatiaľ čo vyššie rýchlosti vytvárajú rozvetvené stromové štruktúry. Pigment možno neskôr odčerpať späť, aby sa bunka vrátila do priehľadného stavu.
„Zaujíma nás, ako sa dajú „obmedzené kvapaliny“, ekologické, udržateľné chemické látky, použiť na zmenu vlastností materiálov,“ povedal Ben Hatton, hlavný autor štúdie. „Je to veľmi univerzálne. Nielenže môžeme kontrolovať veľkosť a tvar vody v každej bunke, ale môžeme tiež vyladiť chemické alebo optické vlastnosti farbiva vo vode. Môže mať akúkoľvek farbu alebo nepriehľadnosť, ktorú chceme“.
Tím si predstavuje, že sieť týchto optofluidických článkov sa bude používať v oknách alebo na fasádach budov ako nízkoenergetický systém regulácie teploty. V horúčavách letného dňa by sa články mohli prepnúť na nepriehľadné, aby blokovali slnečné svetlo, a po západe slnka by sa opäť prepli na priehľadné.
Výskumníci modelovali, ako dobre by takýto systém mohol fungovať v meradle budovy, a porovnali potenciálne úspory energie s dvoma ďalšími systémami - motorizovanými žalúziami alebo elektrochromatickými oknami, ktoré využívajú zmeny napätia na zmenu priehľadnosti sklenenej vrstvy.
„Zistili sme, že náš systém by mohol znížiť spotrebu energie potrebnej na vykurovanie, chladenie a osvetlenie až o 30 % v porovnaní s ostatnými dvoma možnosťami,“ povedal Raphael Kay, zodpovedajúci autor štúdie. „Hlavným dôvodom je, že máme oveľa jemnejšiu kontrolu nad rozsahom a načasovaním slnečného tienenia. Náš systém je obdobou otvárania a zatvárania stoviek malých žalúzií na rôznych miestach a v rôznom čase po celej fasáde. Toto všetko môžeme dosiahnuť pomocou jednoduchého, škálovateľného a lacného prúdenia tekutín“.
Tím tiež tvrdí, že optofluidické displeje by sa mohli použiť na vytvorenie veľkorozmerných umeleckých diel. Výskum bol uverejnený v magazíne Nature Communications. Optofluidické články si môžete pozrieť v akcii vo videu na začiatku článku alebo TU.
