Это оконное покрытие может охлаждать здания без использования энергии

Поскольку изменение климата усиливает летнюю жару, растет спрос на технологии для охлаждения зданий.

Теперь исследователи сообщают в ACS Energy Letters, что они использовали передовые вычислительные технологии и искусственный интеллект для разработки прозрачного оконного покрытия, которое могло бы снизить температуру внутри зданий, не затрачивая при этом ни одного ватта энергии.

По оценкам исследований, на охлаждение приходится около 15% мирового потребления энергии.

Этот спрос можно было бы снизить с помощью оконного покрытия, которое могло бы блокировать солнечный ультрафиолетовый и ближний инфракрасный свет — части солнечного спектра, которые обычно проходят через стекло для обогрева закрытого помещения.

Энергопотребление может быть снижено еще больше, если покрытие излучает тепло с поверхности окна на длине волны, которая проходит через атмосферу в космическое пространство.

Однако трудно разработать материалы, которые одновременно соответствовали бы этим критериям и могли бы также пропускать видимый свет, то есть не мешать обзору. Eungkyu Lee, Tengfei Luo и их коллеги решили разработать «прозрачный радиационный охладитель» (TRC), который мог бы сделать именно это.

Команда построила компьютерные модели TRC, состоящие из чередующихся тонких слоев обычных материалов, таких как диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или диоксид титана, на стеклянной основе, покрытых пленкой полидиметилсилоксана.

Они оптимизировали тип, порядок и комбинацию слоев, используя итеративный подход, основанный на машинном обучении и квантовых вычислениях, которые хранят данные с использованием субатомных частиц.

Этот метод вычислений выполняет оптимизацию быстрее и лучше, чем обычные компьютеры, потому что он может эффективно протестировать все возможные комбинации за доли секунды.

В результате была получена конструкция покрытия, которая при изготовлении превзошла по характеристикам TRC традиционной конструкции в дополнение к одному из лучших коммерческих теплоизоляционных стекол на рынке.

Исследователи говорят, что в жарких и засушливых городах оптимизированный TRC потенциально может снизить потребление энергии на охлаждение на 31% по сравнению с обычными окнами.

Они отмечают, что их результаты могут быть применены к другим приложениям, поскольку TRC также можно использовать на окнах автомобилей и грузовиков. Кроме того, метод оптимизации, основанный на квантовых вычислениях, может быть использован для разработки других типов композитных материалов.

Авторы выражают благодарность Национальному исследовательскому фонду Кореи и Центру компьютерных исследований Нотр-Дам.