Умные окна регулируют освещенность и аккумулируют энергию

В любом помещении должны быть окна, обеспечивающие естественное освещение. Однако через них в помещение попадает не только свет Солнца, но и его тепловая энергия. И в летние месяцы, если окна выходят на солнечную сторону, это может стать серьезной проблемой – внутреннее пространство быстро перегревается до некомфортных температур, нормализовать которые можно только кондиционером. И ученые уже неоднократно предпринимали попытки «приручить» эту природную энергию, направив ее в русло созидания. Для этого предлагались различные концепции, однако практически всегда в них находились те или иные недостатки. Пожалуй, самый жизнеспособный вариант управления солнечной энергией, проникающей через окна, недавно предложили специалисты из США.

Стремясь снизить интенсивность прогрева воздуха в помещениях теплом, проходящим через окна, ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, входящей в состав американского Минэнерго, разработали принципиально новый концепт стекла. Оно не только способно автоматически затемняться, реагируя на интенсивность естественного нагрева, но и накапливать энергию солнечного света.

Плюс представленной разработки в том, что в ней объединены 2 перспективные разработки. За затемнение новых смарт-окон отвечает специальное термохромное стекло, которое при повышении температуры автоматически затемняется. А для накопления энергии используется солнечный элемент на полупрозрачной основе, работающий по фотоэлектрическому принципу.

Конструктивно новая разработка выполнена в формате сэндвича: тончайшая перовскитная пленка, представляющая собой сердечник солнечного элемента, размещена между 2 листами стекла. Дополнительно пространство между ними заполняется парообразным растворителем. В условиях невысоких температур элемент-накопитель полностью прозрачен и не препятствует попаданию солнечного света в помещение. Если же температура возрастает до 35-46 градусов, перовскитовые кристаллы под действием растворителя меняют свою структуру и форму. Вследствие этого изменяется цвет прослойки, а солнечный свет отфильтровывается ­– и температура воздуха в помещении несколько снижается. Одновременно солнечный элемент начинает генерировать электричество.

По заявлениям авторов проекта для изменения цвета перовскитной пленке требуется около 7 секунд. Для сравнения: предыдущий концепт, разработанный здесь же, затемнялся примерно за 3 минуты. Следовательно, в новой версии достигнут значительный прогресс.

Как полагают американские исследователи, замена обычных окон на новые «умные» поможет снизить зависимость от кондиционеров в наиболее жаркий период. А аккумулируемая электроэнергия может использоваться для питания ОВиК-систем.

Перейти от прототипа к готовым для практического использования вариантам авторы новой разработки планируют в течение 1 года.