Тепло йде через вікна. Вчені з Польської академії наук знайшли спосіб це зробити

Фізики з Польської академії наук розробили метод теплоізоляційного покриття для вікон – зупинки інфрачервоного випромінювання. Їх ідея дозволяє зменшити масштаби тепловтрат через вікна взимку. Економія на опаленні може досягати десятків-інших відсотків, підрахували розробники рішення.

– Вікна часто є найслабшою ланкою у теплоізоляції будівель. Навіть 10-50 відсотків енергії від опалення квартир витікає через них, – сказав dr hab. Бартломей Вітковський, професор Інституту фізики Польської академії наук.

Як зробити вікна тонкими, прозорими, міцними, недорогими – і зберегти енергію? Метод польської команди полягає в нанесенні на скло постійного фільтра, який не пропускатиме інфрачервоне випромінювання. Команда проф. Вітковський розробив рецепт саме таких покриттів, що складаються з наношарів легованого оксиду цинку. Такі інфрачервоні фільтри виробники вікон можуть наносити безпосередньо на скляну поверхню. Але можна було б виготовити і прозору плівку, яка б наклеювалася на скло вже готових вікон.

– Через скло з нашим покриттям буде виходити до чотирьох разів менше тепла, ніж через таке ж скло без покриття, – оцінює Бартомієй Вітковський. Він додає, що скло з фільтром не змінює колір – воно все одно прозоре для людського ока.

Дослідник представив експеримент на прототипі свого рішення. Галогенна лампочка нагріває шматок чорного матеріалу, але шлях між лампою та матеріалом швидкий: іноді з покриттям, іноді без. – При використанні скла без покриття матеріал нагрівався до понад 43 градусів за Цельсієм через кільканадцять секунд, а у випадку скла з нашим покриттям температура не перевищувала 30 градусів через хвилину, – описав проф. Вітковський.

Він додав, що на ринку вже є інфрачервоні фільтри, які покращують теплоізоляційні властивості вікон. Вони навіть використовуються в деяких автомобілях. – Ці рішення ефективні, але дорогі – невигідні у виробництві вікон у квартирах, – оцінив він.

Також на ринку представлені теплоізоляційні плівки для домашніх вікон. – На ринку є два хороших рішення, які реально сприяють економії. Але їх недоліком є ​​непостійність і те, що їх не можна наносити на готові вікна. Їх необхідно наносити на внутрішню частину вікон у контрольованих умовах – доступ кисню швидко їх руйнує. Теплоізоляційні властивості цих конкуруючих плівок також зазвичай зникають після кількох років використання, – пояснив він.

Як він зазначив, у рамках дослідження його команда намагалася знайти рішення, таке ж ефективне та недороге у виробництві, як плівки, доступні на ринку, але набагато довговічніше – таке, яке не руйнуватиметься на повітрі та яке можна буде використовувати в готові вікна.

Усі тіла в нашому оточенні випромінюють інфрачервоне випромінювання, тобто електромагнітні хвилі довжиною від 780 нанометрів до 1 міліметра, невидимі для людського ока. – При кімнатній температурі – тобто приблизно при 20 градусах за Цельсієм – максимальне випромінювання припадає на довжину хвилі 10 мікрометрів. На щастя, цей діапазон закритий звичайними вікнами. Теплове випромінювання, однак, досягає діапазону 1-5 мікрометрів, де і скло, і наша атмосфера прозорі, сказав доктор Вітковскі.

Те, що тепло легко «тікає» з квартири у вигляді інфрачервоного випромінювання, особливо видно на знімках тепловізорів (що записують інфрачервоне випромінювання), спрямованих на будівлі – на таких фотографіях зазвичай найбільше світяться вікна. – це означає, що інфрачервоне випромінювання там відносно сильне. Звідси виникла ідея виробництва фільтрів, які блокують проникнення інфрачервоного випромінювання, зокрема в діапазоні від 1 до 5 мікрометрів.

Рецепт польських дослідників включає технологію нанесення наношарів оксиду цинку на обрану поверхню за допомогою методу ALD – атомарного шарового осадження. Щоб реалізувати це рішення на ринку, потрібен реактор, у якому на вікна будуть нанесені відповідні наношари. І такі реактори вже є в масовому виробництві – їх використовують, наприклад, при створенні покриттів для фотоелектричних панелей. – Проект уже досяг готовності до реалізації. Зараз ми шукаємо компанії, зацікавлені у впровадженні цього рішення, – резюмував проф. Вітковський.

Фізики з Польської академії наук розробили метод теплоізоляційного покриття для вікон – зупинки інфрачервоного випромінювання. Їх ідея дозволяє зменшити масштаби тепловтрат через вікна взимку. Економія на опаленні може досягати десятків-інших відсотків, підрахували розробники рішення.

– Вікна часто є найслабшою ланкою у теплоізоляції будівель. Навіть 10-50 відсотків енергії від опалення квартир витікає через них, – сказав dr hab. Бартломей Вітковський, професор Інституту фізики Польської академії наук.

Як зробити вікна тонкими, прозорими, міцними, недорогими – і зберегти енергію? Метод польської команди полягає в нанесенні на скло постійного фільтра, який не пропускатиме інфрачервоне випромінювання. Команда проф. Вітковський розробив рецепт саме таких покриттів, що складаються з наношарів легованого оксиду цинку. Такі інфрачервоні фільтри виробники вікон можуть наносити безпосередньо на скляну поверхню. Але можна було б виготовити і прозору плівку, яка б наклеювалася на скло вже готових вікон.

– Через скло з нашим покриттям буде виходити до чотирьох разів менше тепла, ніж через таке ж скло без покриття, – оцінює Бартомієй Вітковський. Він додає, що скло з фільтром не змінює колір – воно все одно прозоре для людського ока.

Дослідник представив експеримент на прототипі свого рішення. Галогенна лампочка нагріває шматок чорного матеріалу, але шлях між лампою та матеріалом швидкий: іноді з покриттям, іноді без. – При використанні скла без покриття матеріал нагрівався до понад 43 градусів за Цельсієм через кільканадцять секунд, а у випадку скла з нашим покриттям температура не перевищувала 30 градусів через хвилину, – описав проф. Вітковський.

Він додав, що на ринку вже є інфрачервоні фільтри, які покращують теплоізоляційні властивості вікон. Вони навіть використовуються в деяких автомобілях. – Ці рішення ефективні, але дорогі – невигідні у виробництві вікон у квартирах, – оцінив він.

Також на ринку представлені теплоізоляційні плівки для домашніх вікон. – На ринку є два хороших рішення, які реально сприяють економії. Але їх недоліком є ​​непостійність і те, що їх не можна наносити на готові вікна. Їх необхідно наносити на внутрішню частину вікон у контрольованих умовах – доступ кисню швидко їх руйнує. Теплоізоляційні властивості цих конкуруючих плівок також зазвичай зникають після кількох років використання, – пояснив він.

Як він зазначив, у рамках дослідження його команда намагалася знайти рішення, таке ж ефективне та недороге у виробництві, як плівки, доступні на ринку, але набагато довговічніше – таке, яке не руйнуватиметься на повітрі та яке можна буде використовувати в готові вікна.

Усі тіла в нашому оточенні випромінюють інфрачервоне випромінювання, тобто електромагнітні хвилі довжиною від 780 нанометрів до 1 міліметра, невидимі для людського ока. – При кімнатній температурі – тобто приблизно при 20 градусах за Цельсієм – максимальне випромінювання припадає на довжину хвилі 10 мікрометрів. На щастя, цей діапазон закритий звичайними вікнами. Теплове випромінювання, однак, досягає діапазону 1-5 мікрометрів, де і скло, і наша атмосфера прозорі, сказав доктор Вітковскі.

Те, що тепло легко «тікає» з квартири у вигляді інфрачервоного випромінювання, особливо видно на знімках тепловізорів (що записують інфрачервоне випромінювання), спрямованих на будівлі – на таких фотографіях зазвичай найбільше світяться вікна. – це означає, що інфрачервоне випромінювання там відносно сильне. Звідси виникла ідея виробництва фільтрів, які блокують проникнення інфрачервоного випромінювання, зокрема в діапазоні від 1 до 5 мікрометрів.

Рецепт польських дослідників включає технологію нанесення наношарів оксиду цинку на обрану поверхню за допомогою методу ALD – атомарного шарового осадження. Щоб реалізувати це рішення на ринку, потрібен реактор, у якому на вікна будуть нанесені відповідні наношари. І такі реактори вже є в масовому виробництві – їх використовують, наприклад, при створенні покриттів для фотоелектричних панелей. – Проект уже досяг готовності до реалізації. Зараз ми шукаємо компанії, зацікавлені у впровадженні цього рішення, – резюмував проф. Вітковський.