수동형 태양열 난방 Passive solar windows heat up in cold weather

일반 창문을 태양열 히터로 변환

에너지 절감 효과 기대

예테보리 (Gothenburg) 대학 연구원들

  연구자들은 일반 창문을 태양열 히터로 변환하여 추운 날씨에 태양열 에너지를 사용하여 창 온도를 최대 8K (15 ° F)까지 높이는 방법을 개발했다. 연구원들은 새로운 태양열 표면이 난방 비용을 줄임으로써 상당한 에너지 절감 효과를 가져올 것으로 기대한다.

solar thermal surfaces source phys.org/

Passive solar windows heat up in cold weather

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스웨덴, 중국, 이란, 미국 대학의 공저자와 함께 예테보리 (Gothenburg) 대학이 이끄는 과학자들은 최근 나노 레터 (Nano Letters) 지에서 태양열 표면에 대한 논문을 발표했다.

놀랍도록 간단하고 값 싸고 효과적인 방법을 개발하여 일반 유리 창을 태양열로 작동되는 열 스크린으로 전환하여 생활 공간과 작업 공간의 열 균형을 크게 바꿀 수 있다. 특히 점점 커지는 엄청난 양의 현대 건축에서 사용되는 유리 표면이다.

새로운 표면은 주요 기능 요소가 플라즈몬 나노 안테나이기 때문에 나노 기술의 또 다른 응용 분야이다. 작은 안테나는 니켈-알루미늄 산화물 샌드위치로 만들어지며, 나노타원과 같은 모양을 하고, 유리 위에 배열로 패터닝된다. 이러한 물질의 표면에 전자 진동이나 표면 플라즈몬의 도움으로 나노 안테나는 빛을 강하게 흡수하여 전체 표면을 가열한다.

새로운 연구에서 연구자들은 햇빛이 표면에 비치면 빛이 뒷면 (기판)보다 정면 (안테나가 있는)에서 더 효율적으로 흡수된다는 것을 보여주었다. 광 흡수의 방향성은 창문 외부에서 태양 광선을 가장 효율적으로 흡수할 수 있으므로 표면을 매력적으로 만든다. 또한, 표면은 매우 투명하고 무색으로 보이며 햇빛의 색 스펙트럼을 거의 완벽하게 보존한다.

연구원이 설명하듯이, 차가운 창문은 예상보다 건물 난방에 더 큰 영향을 미친다. 이것은 차가운 창 옆에 사람이 앉으면 창을 향해 몸의 열을 방출하고 창은 "방열판"처럼 작동하기 때문이다. 이러한 열 손실을 보완하기 위해 쾌적한 환경을 유지하기 위해 실내 온도를 높여야 한다. 새로운 창 표면은 창 온도를 몇도 높일 수 있기 때문에 에너지를 크게 절감할 수 있다.

연구자들은 새로운 표면이 창문 너머의 다른 응용을 가질 것으로 기대한다. 나노 안테나는 고도로 모듈화되어 있으며, 표면에 페인트 칠하거나 흡수 방향을 유지하기 위해 거의 모든 표면에 직접 옮길 수 있다. 그들은 또한 다양한 재료로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 색을 변화시키는 다른 파장의 빛을 흡수하도록 조정할 수 있다.

이러한 모든 장점은 방사성 냉각, 태양열 열 분리 및 기타 가능성을 포함하여 투명성, 방향성 및 열적 특성이 동시에 중요한 분야로 이어질 수 있다. 이 안테나는 잠재적으로 햇빛을 열로 저장하고 필요에 따라 방출할 수 있는 분자 시스템에 잠재적으로 결합될 수 있다.

미래에 연구자들은 태양 복사의 상당 부분을 구성하는 자외선 및 근적외선을 표면이 흡수할 수 있게 함으로써 더 큰 온도 증가를 달성하는 작업을 계획하고 있다.

ndsl

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