Фототермическая ткань для зданий: до 23 % меньше потребления тепла

Массачусетский университет в Амхерсте разработал фотоактивное, легкое и съемное текстильное покрытие, предназначенное для пассивного повышения внутренней температуры зданий.

Многопрофильная группа из Массачусетского университета в Амхерсте разработала фототермическую текстильную пленку, предназначенную для нанесения на внешнюю поверхность зданий и способную повышать внутреннюю температуру просто за счет использования солнечного света.

Разработанный как легкий и съемный слой, «легкая фотоактивная кожа на тканевой основе» предназначен для адаптации к существующим внешним стенам без необходимости инвазивного вмешательства.

Как работает фототермическое отопление

Технология родилась из идеи перенести в здание логику, аналогичную логике одежды, как подчеркивает Каролина Арагон, доцент кафедры ландшафтной архитектуры и один из старших авторов работы: «Когда тебе холодно, ты надеваешь свитер, поэтому мы начали думать: что бы вы делали, если бы вы были зданием?».

В системе используется фототермический краситель, наносимый на техническую ткань. При воздействии фотонов солнечного света материал преобразует энергию света в тепло, которое затем передается через ограждающие конструкции здания, помогая повысить внутреннюю температуру.

Испытания, проведенные на масштабных моделях на открытом воздухе, показали значительные результаты: до +4,8°C в течение дня и ночи, даже если покрытие нанесено на фасад неплотно.

Альтернатива инвазивному ремонту

Одним из наиболее многообещающих аспектов является аддитивный и непостоянный характер решения. Ткань можно применять как своего рода «вторую кожу», не изменяя структуру здания, избегая сложных и дорогостоящих работ.

С точки зрения дизайна система может иметь форму съемных панелей или модулей, похожих на декоративную плитку, способных не только улавливать солнечное тепло, но и улучшать общую изоляцию.

Ключевым элементом является краситель, разработанный химиком Тришей Эндрю. профессор химии Массачусетского университета в Амхерсте и один из главных авторов статьи вместе с Каролиной Арагон: универсальный материал, который можно наносить на экономичные и прочные основы, такие как общедоступные технические ткани. Выбор, открывающий возможность доступных и, потенциально, даже готовых решений.

Сокращение потребления и социальные последствия

Помимо экспериментальной проверки, команда провела энергетическое моделирование зданий. Результаты показывают снижение потребности в отоплении до 15% в стандартном доме с холодным климатом и до 23% в больших жилых домах.

Особенно важный факт по сравнению с традиционными мерами: хорошо проведенная реконструкция, подчеркивают исследователи, может привести к гораздо меньшему сокращению потребления.

Тема не только энергетическая, но и социальная. Увеличение затрат на отопление напрямую влияет на условия жизни, и миллионы семей вынуждены выбирать между тепловым комфортом и другими первоочередными потребностями.

В этом контексте доступное, неинвазивное решение, которое можно установить даже без структурных вмешательств, может представлять собой сдвиг парадигмы, особенно для тех, кто снимает жилье.

Между дизайном, адаптируемостью и предстоящими разработками

Помимо энергоэффективности, проект также рассматривает эстетическую интеграцию. Фототермический краситель можно использовать для создания индивидуальных поверхностей, способных адаптироваться к местному архитектурному и культурному контексту.

Однако технология еще не готова к коммерческому внедрению. Исследователи продемонстрировали обоснованность концепции в лаборатории и на физических моделях, но потребуются дальнейшие испытания в реальных условиях и на полномасштабных прототипах.

Исследование опубликовано в журнале Прикладные инженерные материалы ACS .