Что происходит
- Криль — прозрачные морские организмы, которые выработали систему динамического затемнения: пигментные гранулы перемещаются внутри клеток их кожи и затемняют уязвимые к ультрафиолету внутренние органы, если солнце становится слишком активным.
- Магистрант университета Торонто Рафаэль Кей и его исследовательская группа вдохновились этой особенностью криля, а также некоторых других морских обитателей и описали прототип оптофлюидной системы (оптофлюидика изучает, как с помощью света можно управлять микропотоками жидкости) со схожим принципом, которая могла бы менять вид фасадов зданий в зависимости от солнечного освещения.
- Авторы проекта отметили, что здания — своего рода организмы, обладающие метаболизмом в виде потока потребляемой и расходуемой энергии. При этом для того чтобы поддерживать комфортную температуру внутри здания, используются механические системы отопления или кондиционирования.
- Ученые предлагают перенести принцип динамического затемнения на «кожу» зданий — их фасады с окнами. Система, предложенная Кеем и его группой, представляет собой «клетку» — слой минерального масла толщиной 1 мм, зажатый между двумя прозрачными листами пластика. К центру конструкции подсоединена трубка, через которую поступает вода, содержащая пигмент или краситель. Множество подобных «клеток» создает на фасаде цветную пленку. Прозрачность регулируется при помощи насоса — чем больше воды поступает, тем крупнее цветовое пятно.
- Пленка реагирует на изменения окружающей среды и позволяет распределить тепло равномерно по фасаду здания. Авторы сравнили систему с жалюзи: когда жарко, их закрывают, когда света нет — открывают.
- По расчетам авторов модели, система может сократить потребление электроэнергии, расходуемой на отопление, охлаждение и освещение помещения, до 30%.
Что это значит
Ученые и инженеры предлагают самые разные проекты, направленные на снижение энергопотребления. Например, модель предикативного контроллера управляет внутренней температурой здания, основываясь на прогнозах погоды.
Кроме того, существуют концепции зданий с низким уровнем энергопотребления. Они основаны на снижении потребления энергии за счет использования высокоэффективных систем отопления и охлаждения, а также интеграции в здания солнечной системы отопления. Она состоит из солнечного коллектора, теплообменника, накопителя и резервной системы.
Другая разработка, которая помогает поддерживать комфортный климат внутри здания без дополнительных энергозатрат, — холодные крыши. Их отличие от обычных — в более высоком альбедо, или отражающей способности. Для изготовления таких крыш используется металлочерепица и черепица светлых тонов, покрытая светоотражающим покрытием.