Инновационное устройство для отопления и охлаждения без электричества

Исследовательская группа разработала 3D-устройство для умного энергосбережения зданий, способное автоматически регулировать температуру без использования электричества или внешнего источника питания.

Строения потребляют около 30% мирового энергопотребления, причем 70% этого объема уходит на отопление и охлаждение, что усугубляет выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха. Это повышает потребность в экологически чистых технологиях для более эффективного обогрева и охлаждения. Однако существующие системы отопления и охлаждения часто требуют внешнего источника питания или имеют ограниченные возможности управления.

Принцип работы 3D-устройства

Чтобы преодолеть эти ограничения, команда профессора Ким разработала 3D-структурное устройство, которое автоматически открывается и закрывается в зависимости от угла падения солнечных лучей, позволяя переключаться между режимами охлаждения и обогрева. Эта конструкция основана на принципах традиционной архитектуры, где угол наклона карнизов меняется в зависимости от широты. Устройство использует сплав с памятью формы (SMA), который реагирует на изменение температуры, открываясь и закрываясь без необходимости внешнего питания.

Когда трехмерная структура устройства закрыта, ее поверхность отражает солнечное тепло и излучает инфракрасный свет среднего диапазона, обеспечивая режим охлаждения. И наоборот, когда структура открыта, обнажается черная поверхность, поглощающая солнечный свет, и устройство переходит в режим обогрева. Таким образом, устройство автоматически переключается между охлаждением и обогревом без дополнительного вмешательства, в зависимости от сезона или изменений наружной температуры, помогая сократить энергопотребление зданий.

Тестирование и будущие применения

Исследовательская группа провела эксперименты под различными углами и в разных условиях в реальной уличной среде, подтвердив, что устройство стабильно контролирует температуру независимо от конструкции здания. При применении к реальным зданиям ожидается, что оно станет эффективным решением для экономии энергии без дополнительного потребления мощности.

Профессор Ким отметил: «Данное исследование представляет собой экологически чистую систему отопления и охлаждения, работающую автономно без источника питания, и предлагает новое направление для технологий энергосбережения зданий следующего поколения. Поскольку оно было выбрано для обложки всемирно известного научного журнала, мы будем способствовать экономии энергии на промышленных объектах и в городских зданиях путем разработки практических приложений».