[ad_1]

تصویر

تصویر: از ورق نانومواد می توان برای دفع گرما یا جذب آن استفاده کرد. در اینجا در حالت گرمایش (بالا) و حالت خنک کننده (پایین) است. چشم انداز بیشتر

اعتبار: Po-Chun Hsu ، مهندسی Duke

دورهام ، کارولینای شمالی – مهندسان دانشگاه دوک یک دستگاه گرمایشی و سرمایشی دو حالته را برای ایجاد کنترل آب و هوا نشان می دهند ، که اگر به طور گسترده در ایالات متحده اجرا شود ، می تواند مصرف انرژی HVAC را تا حدود 20 درصد کاهش دهد

این اختراع از ترکیبی از علم مکانیک و مواد برای استفاده یا هدایت طول موج های خاص نور استفاده می کند. بسته به شرایط ، غلتک ها ورق ها را به عقب و جلو منتقل می کنند تا مواد جاذب گرما را در یک نیمه یا مواد خنک کننده را در نیمه دیگر قرار دهند. یکی از مواد که به طور خاص بر روی مقیاس نانو طراحی شده است ، انرژی خورشید را جذب می کند و گرمای موجود را می گیرد ، در حالی که ماده دیگر نور را منعکس می کند و اجازه می دهد گرما از جو و فضای زمین خارج شود.

Po-Chun Hsu ، دستیار مهندسی مکانیک و علوم مواد و سرپرست تیم گفت: “من فکر می کنم ما اولین کسی هستیم که یک تماس حرارتی برگشت پذیر را نشان می دهد که به ما امکان می دهد بین دو حالت گرمایش یا سرمایش جابجا شویم.” “این اجازه می دهد تا مواد در حالی که تماس گرمایی خوبی با ساختمان دارند برای تحریک گرما یا بیرون آوردن گرما ، متحرک باشند.”

نتایج در تاریخ 30 نوامبر در مجله به صورت آنلاین منتشر شد ارتباطات طبیعت

حدود 15٪ از مصرف انرژی در ایالات متحده و بیش از 30٪ در سراسر جهان برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها است که مسئول حدود 10٪ از انتشار گازهای گلخانه ای در جهان است. با این حال ، تاکنون ، بیشتر رویکردها برای به حداقل رساندن اثر کربن فقط گرمایش یا سرمایش را در نظر گرفته اند. این باعث می شود آب و هوای گرم جهان که در طول سال – یا گاهی فقط 24 ساعت – به گرمایش و خنک سازی احتیاج دارد ، در سرما انجام شود. در سند جدید ، هسو و تیمش دستگاهی را به نمایش می گذارند که در صورت تغییر هوا می تواند ما را راحت یا خنک نگه دارد.

ورق مخصوص طراحی شده با کامپوزیت پلیمری به عنوان پایه شروع می شود که می تواند با عبور برق از آن منبسط یا منقبض شود. این به دستگاه اجازه می دهد تا در حالی که قابل جدا شدن است تماس با ساختمان انتقال برق را حفظ کند تا غلطک ها بتوانند بین حالت ها جابجا شوند.

قسمت خنک کننده ورق دارای یک فیلم نقره ای فوق العاده نازک است که با یک لایه حتی نازک تر از سیلیکون خالص پوشانده شده است ، که در کنار هم مانند آینه اشعه خورشید را منعکس می کند. خصوصیات منحصر به فرد این مواد همچنین انرژی را به نور مادون قرمز میان برد تبدیل و از آن ساطع می کنند ، که با گازهای موجود در جو زمین تعامل ندارد و به راحتی به فضا منتقل می شود.

هنگامی که تغییر زمان منجر به نیاز به گرم شدن می شود ، بار الکتریکی آزاد می شود و غلطک ها برگ ها را روی ریل می کشند. به این ترتیب ، خنک کننده ، منعکس کننده نیمی از ورق با نیمه گرمای جذب کننده مبادله می شود.

برای گرم کردن ساختمان زیر ، مهندسان از یک لایه فوق العاده نازک مس پوشیده شده با لایه ای از نانو ذرات روی و مس استفاده کردند. با ساختن ذرات نانو به اندازه مشخص و حرکت دادن آنها تا فاصله معینی ، آنها با مس در زیر آنها ارتباط برقرار می کنند به گونه ای که نور سطح آنها را گرفته و به مواد اجازه می دهد بیش از 93٪ گرمای نور خورشید را جذب کنند.

Hsu و تیم او دستگاه را چیزی می دانند که می تواند با سیستم های HVAC موجود کار کند ، نه به عنوان یک جایگزین کامل.

هیوز گفت: “ما می توانیم به جای گرم كردن و سرمایش مستقیم ساختمان ، از یك پانل آب برای تخلیه آب سرد یا گرم به یك پمپ حرارتی یا سیستم دیگ بخار استفاده كنیم.” “من همچنین تصور می کنم که با مهندسی اضافی ، این را می توان در دیوارها نیز استفاده کرد ، چیزی شبیه به بدنه ساختمان قابل تعویض.” گفت هسو.

با حرکت به جلو ، تیم در حال کار بر روی چندین جنبه از طراحی برای تبدیل آن از نمونه اولیه به تولید مقیاس پذیر است. در میان آنها ، هسو توضیح داد ، نگرانی در مورد سایش طولانی مدت قطعات متحرک و هزینه مواد ویژه است. به عنوان مثال ، آنها بررسی خواهند کرد که آیا آلومینیوم ارزان تر می تواند جای نقره را بگیرد یا خیر و همچنین بر روی یک نسخه ایستا کار می کنند که می تواند به جای مکانیکی ، از نظر شیمیایی حالت ها را تغییر دهد.

علیرغم موانع فراوان ، هسو معتقد است که این فناوری می تواند در آینده یک کالای کم مصرف باشد. و او تنها نیست.

هسو گفت: “ما در حال حاضر با یک شرکت در حال تعیین مکانهای ایده آل برای اجرای این فناوری هستیم.” “و از آنجا که تقریباً در هر منطقه از آب و هوای ایالات متحده در هر دوره از سال به گرمایش و سرمایش نیاز دارد ، مزایای استفاده از یک دستگاه دو حالته مانند این آشکار است.”

###

نقل قول: “یکپارچه سازی خنک کننده تابش روزانه و گرمایش خورشیدی برای صرفه جویی در مصرف انرژی در طول سال در ساختمان ها.” ارتباطات طبیعت ، 30 نوامبر 2020 DOI: 10.1038 / s41467-020-19790-x

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir