Ramen laten licht binnen in uw binnenruimtes, maar kunnen ook ongewenste warmte brengen. De airconditioners moeten dan heel hard werken om ze af te koelen. Om dit probleem op te lossen en de energiebesparing met quantum window-technologie te verbeteren, passen onderzoekers transparante radiatieve koeler (TRC) coating toe.
Tengfei Luo , Dorini Family Professor of Energy Studies aan de Universiteit van Notre Dame, en postdoctoraal onderzoeker Seongmin Kim hebben een transparante coating voor ramen ontwikkeld.
Deze coating, ook wel transparante stralingskoeler (TRC) genoemd , blokkeert warmtegenererend ultraviolet en infrarood licht. Ongeacht de stand van de zon laat het alleen zichtbaar licht door. Het kan worden gebruikt op bestaande ramen en auto's en kan in warme klimaten de kosten voor airconditioning met meer dan een derde verlagen.
Efficiënt ontwerp om veranderende zonnestanden aan te pakken
Tengfie Luo, de hoofdauteur van de studie, zei: "De hoek tussen de zon en je raam verandert voortdurend. Onze coating behoudt zijn functionaliteit en efficiëntie, ongeacht de positie van de zon aan de hemel."
In veel recente studies optimaliseerden de raambekledingen alleen het licht dat een kamer binnenkomt in een rechte hoek. Maar dit is niet haalbaar. 's Middags, wat meestal het warmste moment van de dag is, hebben de zonnestralen de neiging om verticaal geïnstalleerde ramen in een schuine hoek binnen te komen.
Innovatieve materialen en technieken
Eerder ontwikkelde professor Luo samen met zijn postdoctoraal onderzoeker Seongmin Kim een transparante raamcoating door een glazen basis te nemen en daar ultradunne lagen aluminiumoxide, siliciumdioxide en titaniumoxide op te stapelen. Daaraan werd ook een micrometerdikke siliciumpolymeerlaag toegevoegd. Deze toevoeging verbetert het koelvermogen van de structuur. Hierdoor kan de thermische straling via het atmosferische venster naar de ruimte worden gereflecteerd.
Professor Luo zei: "Verdere optimalisatie van de volgorde van de lagen was nodig om ervoor te zorgen dat de coating geschikt zou zijn voor verschillende invalshoeken van zonlicht. Een trial-and-error-aanpak was echter niet praktisch, gezien het enorme aantal mogelijke combinaties."
De onderzoekers realiseerden zich dat ze het proces moesten optimaliseren om de juiste combinatie van materialen en lagen te vinden. Om dit te bereiken, ontwikkelden professor Luo en Kim een computermodel. Vervolgens gebruikten ze kwantummachine learning (QML)-algoritmen om de beste combinaties van lagen en materialen te vinden.
Maar wat denk je, bespaar je energie door de jaloezieën te sluiten?
Resultaten en toepassingen
- Het materiaal is uiteindelijk een transparante raamcoating van 1.2 micron dik.
- Het lijkt beter te werken dan andere soortgelijke producten op de markt.
- Hun model creëerde een coating die zowel de transparantie kon behouden als Verlaag de temperatuur (met 5.4 tot 7.2 graden Celsius of 9.7 tot 13 graden Fahrenheit).
- Dit kon worden bereikt in een modelkamer, zelfs toen het licht vanuit uiteenlopende hoeken werd doorgelaten.
Ontdek 100 eenvoudige manieren om thuis en op kantoor elektriciteit te besparen .
Dit project laat zien hoe kwantumcomputing echt kan helpen bij het onderzoeksproces. Het kan worden gebruikt om diverse materialen met complexe eigenschappen te ontwerpen. Energiebesparing met behulp van kwantumvenstertechnologie kan dus een grote hulp zijn voor veel verschillende vakgebieden.
