Нова технология прави възможно големите стъклени фасади на съвременните сгради да се самозатъмняват през лятото и същевременно да произвеждат електричество
(снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи проектираха „смарт” прозорец, който съчетава фотоелектрични и електрохроматични функции. Той може да произвежда електричество, като същевременно регулира количеството слънчева радиация, навлизаща в интериора.
Група учени от Китай разработи нов интелигентен фотоволтаичен прозорец, който може да произвежда електричество, докато регулира количеството слънчева радиация, влизаща в помещението. С други думи: това е прозорец, който, от една страна, се самозатъмнява динамично в зависимост от интензитета на светлината отвън, а от друга страна – произвежда електричество от нея. По този начин хем прави ток, хем запазва интериора по-тъмен и хладен в летните жеги.
Технологията включва клетки от кристален силиций и електрохроматичен филм. Предложеното устройство съчетава фотоелектрични функции, преобразувайки слънчевата светлина в енергия, с електрохроматични функции, позволяващи промяна на прозрачността на прозореца и затъмняване според количеството слънчева радиация, достигаща сградата.
Прозорецът се състои от прозрачен стъклен слой, функционален пласт, прозрачен стъклен субстрат, аргонова кухина и лист нискоемисионно стъкло. Електрохоматичният филм е притиснат между втората и третата повърхност на стъклото. Нискоемисионното покритие е отложено върху петата повърхност. Зоната под функционанлия слой е оборудвана с 3-милиметрови тънки ивици от кристален силиций с ефективност 11,6%.
„Нашето проучване предложи SPV прозорец, както и стратегии за контрол на неговата работа, за едновременно подобряване на енергийната ефективност на сградата и добива на възобновяема енергия”, каза водещият автор Ютонг Тан.
„Резултатите разкриха, че в сравнение с конвенционалните нискоемисионни прозорци (Low-E), SPV прозорецът със стратегия за контрол на топлинния поток успява да постигне значителни намаления на съотношението на прекомерна дневна светлина, пиковите натоварвания, нетното годишно потребление на енергия”, допълни той.
Когато не се прилага напрежение, електрохроматичният филм е в „избелено” състояние (така го наричат авторите на проучването – б.р.) и видимата пропускливост е максимална. Когато се приложи напрежение към електрохроматичния филм, той започва да се оцветява. Колкото по-високо е приложеното напрежение, толкова по-тъмен е цветът на електрохроматичния филм. Това води до по-ниска пропускливост на видимата светлина.
Конструкцията е тествана виртуално в софтуера за симулация на сгради EnergyPlus. Размерите на сградата са 50,0 м дължина, 4,6 м дълбочина и 2,7 м височина, а съотношението прозорец към стени е 77%. Симулацията се отнася до сезона на охлаждане – от май до октомври – в китайските градове Фуджоу, Ксиамен, Хонг Конг и Хайкоу. Максималната месечна средночасова слънчева радиация е съответно 482 W/m2, 444 W/m2, 468 W/m2 и 534 W/m2.
Измерванията показват, че при различните сценарии на приложение се постига намаляване на затоплянето на помещенията от 49,3% до 93,1%. Учените заключват, че средното ниво на „производителност” на новото изобретение е 55,5%.