Заполненные водой окна

Большинство людей знает, что отопление и охлаждение зданий - это не только дорогостоящая, но и масштабная проблема, связанная с возникающими в результате этого выбросами углерода.

По данным британского Совета по экологическому строительству, на окружающую среду приходится около 40% от общего объема выбросов углекислого газа в Великобритании - только на отопление приходится 10% от общего объема.

Окна, заполненные водой

Чтобы решить проблему углеродных выбросов, доктор Матиас Гутай говорит, что мы должны обратить внимание на улучшение оконных конструкций. Несмотря на то, что площадь, которую они занимают в здании, может быть небольшой, их теплоизоляционная способность значительно хуже, чем у обычной поверхности стен, и небольшие изменения могут привести к экономии энергии до 25% для всего здания в целом. Академик Школы архитектуры, строительства и гражданского строительства говорит, что он нашел материал, который может сэкономить больше энергии, чем существующие на рынке технологии, включая двойное и тройное остекление: Вода.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Доктор Гутай исследует эту концепцию уже более десяти лет, и его последнее исследование, опубликованное в журнале Elsevier "Energy and Buildings", в сотрудничестве с доктором Абольфазлом Хейбари из Университета Кайзерслаутерна, демонстрирует, как "стекло с водяным наполнением" (WFG) может революционизировать дизайн и эксплуатационные характеристики здания при его использовании в качестве части более широкой системы отопления.

Исследования показывают, что системы WFG хорошо работают в любых жилых климатических зданиях в жарком климате, а также в зданиях в прохладном климате, не требующих дополнительного источника энергии, что подчеркивает потенциал технологии, позволяющей производить настоящий прорыв, когда речь заходит о сокращении выбросов углекислого газа.

WFG заключается в том, что слой воды находится между стеклянными панелями, и вода практически невидима.

Доктор Гутай разработал эту концепцию во время учебы в аспирантуре Токийского университета, вдохновившись японскими ваннами под открытым небом, известными как "ротенбуро", которые используются также и в зимнее время, так как термические свойства воды сохраняют тепло. Доктор Гутай развил эту идею в рабочий проект, а затем создал два прототипа зданий в разных климатических зонах - в Венгрии и на Тайване - которые используют WFG как часть более крупной механической системы.

Система WFG включает в себя подключение заполненных водой оконных панелей к резервуару-хранилищу с помощью скрытых в стенах труб, чтобы жидкость могла циркулировать между ними. Эта система позволяет "водным домам" самим охлаждаться и нагреваться, не требуя дополнительного источника энергии в течение большей части года.

Когда тепло, здания остаются прохладными, так как вода поглощает внешнее и внутреннее тепло; затем эта теплая вода циркулирует в резервуар-хранилище, которое может быть либо в фундаменте, либо где-нибудь в здании.

Тепло накапливается в резервуаре и, если температура падает, может быть возвращено в стены для повторного подогрева здания с помощью системы мониторинга, аналогичной центральному отоплению. В качестве альтернативы накопленное тепло можно использовать для горячего водоснабжения.

Причина, по которой этот процесс экономит энергию, заключается в том, что абсорбция и перекачка воды потребляют значительно меньше энергии, чем системы ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха).

Технология также имеет и другие преимущества, включая акустику, меньшую потребность в "затенении" (методы, используемые для предотвращения перегрева и парникового эффекта), а также нет необходимости окрашивать стекло для повышения энергоэффективности, поэтому оно имеет и эстетические преимущества.

Доктор Гутай разработал более сложную версию системы, добавив тепловой насос, который может нагревать и охлаждать воду в зависимости от сезона, и именно эту систему он рассматривает в последней исследовательской работе. Гутай поступил на работу в Университет Лафборо в 2017 году и использовал данные, собранные по двум водонапорным сооружениям, для разработки системы моделирования, позволяющей оценить энергетические характеристики таких сооружений.

Его последняя работа использует моделирование для сравнения производительности системы WFG (с тепловым насосом) с типичной системой отопления здания (т.е. окна в паре с газовым отоплением и кондиционированием воздуха).

Для исследования доктор Гутай сосредоточился на годовом потреблении энергии для типичного офисного помещения (17,5 м2) с одним застекленным фасадом равносторонней ориентации (юг в северном полушарии).

С помощью моделирования он изучил, как этот офис с системой WFG будет работать в 13 городах из всех основных климатических регионов - тропических, сухих, умеренных, континентальных и полярных.

Для традиционных систем доктор Гутай посмотрел на характеристики двойного стекла с Low-e (тип радиационного покрытия), и тройного стекла, заполненного газом (в частности, аргоном), в отличие от жидкости.

Основные выводы исследования:

• Система WFG способна эффективно использовать поглощение воды для улучшения энергетических характеристик стекла.
• Водяной слой эффективно снижает нагрузку на нагрев и охлаждение, сводя к минимуму ежедневные и сезонные пики.
• Система WFG экономит энергию во всех основных населенных регионах (во всех климатических регионах, кроме полярных):
• 47%-72% по сравнению с двойным стеклом (с Low-e) и
• 34%-61% по сравнению с тройным стеклом

Моделирование также показало, что современные стеклянные технологии могут привести к большей экономии энергии, если уделять больше внимания улучшению поглощения солнечного излучения, а не изоляции.

О важности исследования, сказал доктор Гутай: "В настоящее время стекло является обязательным элементом в зданиях, где оно ставит под угрозу энергопотребление, тепловой комфорт, акустику и другие аспекты". WFG меняет эту парадигму и превращает стекло в возможность для устойчивого строительства. Это показывает нам, что целостное мышление о зданиях и компонентах здания ведет к более эффективному и экологичному строительству". В случае, например, с окном, если мы рассматриваем его как изолированную систему, перегрев на солнце является проблемой, которую необходимо решить с помощью охлаждения. Если мы подходим к этому целостно, то избыток тепла - это возможность, потому что одного и того же тепла не хватает где-то в другом месте (например, в более холодной части здания или в системе горячего водоснабжения)".

Он также должен опираться на исследования, сравнивая WFG с динамическим остеклением, оценивая влияние жизненного цикла и моделируя тепловой комфорт. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet