Умные стекла будут обогревать здания

До 40% всех расходов на энергию в ЕС приходится на обогрев, охлаждение, кондиционирование воздуха и освещение зданий. Одно из решений — проект энергоэффективных оконных стекол Large-Area Fluidic Windows (LaWin), которым с 2015 года занимается группа исследователей из Йенского университета. В недавней статье в журнале Advanced Sustainable Systems под названием «Ультратонкое окно большой площади с настраиваемым затенением и способностью поглощать солнечную энергию на основе дистанционной коммутации магнитоактивной жидкости» ученые представили прототип такого оконного стекла.

Окно позволяет затемнять стекло с помощью кнопки, а его поверхность собирает тепловую энергию солнечных лучей. Достигается это за счет внедрения в стекло специальной жидкости. «Ключевой особенностью нашего проекта является использование жидкостей в окнах и фасадах, например, в качестве теплоносителей или для обеспечения дополнительных функций, — говорит координатор проекта Лотар Вондрачек. — С этой целью мы разрабатываем новые стеклянные материалы, которые используются для циркуляции функциональных жидкостей».

В последних прототипах в жидкость добавляются наночастицы железа, которые могут быть извлечены с помощью магнита. «В зависимости от количества частиц железа в жидкости сама жидкость приобретает разные оттенки серого или вовсе становится черной, — говорит Вондрачек. — В результате, можно контролировать освещение и собирать солнечное тепло, которое потом можно использовать для обогрева помещения».

Эффективность системы сопоставима с традиционными солнечными тепловыми установками, но может быть легко интегрирована в фасад здания. Магнитная обработка железных частиц происходит в отдельном резервуаре. Также окнам не требуется подключение электричества. «Наибольшее преимущество крупномасштабных жидкостных окон заключается в том, что они могут заменить системы кондиционирования воздуха, системы регулирования дневного света и, например, теплую воду», — говорит Вондрачек.

Ключевым моментом является разработка экономичных стеклянных модулей большого размера. Они должны не только вместить специальные каналы для жидкости, но и не ломаться на протяжении всего срока службы здания и соответствовать строительным нормативам. Ученые смогли продемонстрировать на прототипах площадью 200 квадратных метров, что эти требования могут быть выполнены.

В 2015-2017 годах проект получил грант в размере €5,9 млн от ЕС в рамках программы «Горизонт-2020» и €2,2 млн от 11 промышленных компаний. В этом году планируются первые коммерческие поставки умных энергосберегающих стекол.

Ученые из Гетеборгского университета (Швеция) разработали стекла, способные отапливать здание. Чтобы превратить обычные окна в солнечные обогреватели, они использовали нанотехнологии и создали наноантенны на основе плазмонов. Они имеют высокий коэффициент поглощения солнечного света, и нагревают любую поверхность, на которой расположены.