Fönster släpper in ljus i dina inomhusutrymmen men kan också ge oönskad värme. Luftkonditioneringsapparaterna måste sedan arbeta riktigt hårt för att kyla ner dem. För att lösa detta problem och för att förbättra energibesparingarna med kvantfönsterteknik använder forskare transparent strålningskylare (TRC) beläggning.
Tengfei Luo , professor i energistudier vid Dorini-familjens universitet i Notre Dame, och postdoktorale medarbetaren Seongmin Kim har utvecklat en transparent beläggning för fönster.
Denna beläggning eller transparenta strålningskylare (TRC) kan blockera värmegenererande ultraviolett och infrarött ljus. Oavsett solens vinkel släpper den bara in synligt ljus. Den kan användas på befintliga fönster och bilar och bidra till att minimera luftkonditioneringskostnaderna med över en tredjedel i varma klimat.
Effektiv design för att hantera förändrade solvinklar
Tengfie Luo, huvudförfattare till studien, sa: ”Vinkeln mellan solskenet och ditt fönster förändras alltid. Vår beläggning bibehåller funktionalitet och effektivitet oavsett solens position på himlen.”
I många nya studier har fönsterbeläggningar bara optimerat ljuset som kommer in i ett rum i rät vinkel. Men detta är inte genomförbart. Vid middagstid, vilket oftast är den varmaste tiden på dagen, tenderar solens strålar att riktas in i vertikalt installerade fönster i sneda vinklar.
Innovativa material och tekniker
Tidigare har professor Luo tillsammans med sin postdoktorala medarbetare Seongmin Kim tillverkat en transparent fönsterbeläggning genom att ta en glasbas och stapla ultratunna lager av aluminiumoxid, kiseldioxid och titanoxid ovanpå den. En mikrometertjock kiselpolymer tillsattes också. Denna tillsats bidrar till att förbättra strukturens kylkraft . Detta gör att den reflekterar värmestrålningen via det atmosfäriska fönstret och ut i rymden.
Professor Luo sa: ”Ytterligare optimering av lagrens ordning var nödvändig för att säkerställa att beläggningen skulle kunna hantera flera vinklar av solljus. En metod där man bara försöker sig fram var dock inte praktisk, med tanke på det enorma antalet möjliga kombinationer.”
Forskarna insåg att för att hitta den korrekta kombinationen av material och lager behövde de optimera processen. För att optimera processen skapade både professor Luo och Kim en beräkningsmodell. De använde sedan kvantmaskininlärningsalgoritmer (QML) för att hitta de bästa kombinationerna av lager och material.
Men vad tror du, sparar man energi när man stänger persienner?
Resultat och applikationer
- Materialet slutade är en 1.2 mikron tjock transparent fönsterbeläggning.
- Den verkar fungera bättre än andra liknande produkter på marknaden.
- Deras modell skapade en beläggning som både kunde bibehålla transparens och sänk temperaturen (med 5.4 till 7.2 grader Celsius eller 9.7 till 13 grader Fahrenheit).
- Den kunde utföra detta i ett modellrum även när ljuset överfördes i ett brett spektrum av vinklar.
Ta reda på 100 enkla sätt att spara el hemma och på kontoret.
Det här projektet visar hur kvantberäkning verkligen kan hjälpa i forskningsprocessen. Det kan användas för att designa olika material med komplicerade egenskaper. Således kan energibesparingar med kvantfönsterteknik vara ett bra hjälpmedel för många olika områden.
