Түштүк Кореянын KAIST университети иштеп чыккан жаңы технология бир учурда үч көйгөйдү чечүүнү максат кылат. Алар кайсылар?

Дүйнөлүк энергия керектөөдө курулуш секторунун үлүшү болжол менен  40% түзөт. Ошол эле  учурда ар кыл имараттардын терезелери аркылуу кирген жылуулук ысытуу жана муздатуу энергиясынын текке кетишинин негизги себеби катары аныкталган. 

Акыркы изилдөөлөргө ылайык, терезелердин эффективдүүлүгүнүн төмөндүгү имараттардагы жылытуу жана муздатуу энергиясынын жоготууларынын 30%га чейин түзүшү мүмкүн. Бул – имараттарда керектелген энергиянын олуттуу бөлүгү терезелер аркылуу кирген жылуулуктан улам текке кетип жатканынын далили.

Жай мезгилинде терезелер аркылуу күн нуру менен кошо кирген жылуулук муздатуу жүгүн көбөйтөт, бул кондиционер системаларынын көбүрөөк иштешин жана энергиянын ашыкча сарпталышын талап кылат. Тескерисинче, суук климатта терезелер аркылуу жылуулуктун жоголушу көбүрөөк жылытуу зарылдыгын жаратып, энергиянын керектөөсүн арттырат.

Түштүк Кореянын KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) -илим жана инженерия университети 20-июнда  жарыялагандай,  алардын изилдөө тобу “шаардык имараттарда ысытуу жана муздатууга кеткен энергияны азайтуу менен катар, шаардык жашоодо көптөн бери келе жаткан “жарык булгоо” маселесин да чечүүгө жөндөмдүү акылдуу терезе технологиясын ийгиликтүү иштеп чыкты”. 

https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=48030

KAIST университетинин Химиялык жана биомолекулярдык инженерия кафедрасынын профессору Хон Чул Мундун (Hong Chul Moon) изилдөө  тобунун “акылдуу терезе технологиясы” колдонуучуларга терезе аркылуу кирген жарык менен жылуулукту каалаган кезде жөнгө салып турууга жана сырттан келген жаркыракты натыйжалуу басууга мүмкүнчүлүк берет. 

 

Жаңы технологиянын өзгөчөлүгү 

 

Аталган илимий  жана технологиялык жаңылык тууралуу, KAIST университетинин жазганына караганда, акыркы учурда колдонуучунун башкаруусу аркылуу жарык менен жылуулукту эркин жөнгө салууга мүмкүнчүлүк берген “активдүү акылдуу терезе” технологиясы чоң көңүл бурууда. 

Температурага же жарыктагы өзгөрүүлөргө пассивдүү гана жооп берген кадимки терезелерден айырмаланып, бул – реалдуу убакытта электр сигналдары аркылуу башкарылуучу келечектеги терезе системасы.

Изилдөө тобу тарабынан иштелип чыккан кийинки муундагы акылдуу терезе технологиясы – RECM (Reversible Electrodeposition and Electrochromic Mirror) же кыргызча КЭЭА (Кайтарылуучу электродепозиция жана электрокромдук айнек) деп аталган. 

Бул технология терезе аркылуу өтүүчү жарык менен жылуулукту электр сигналы аркылуу активдүү башкарууга мүмкүндүк берет, ага катар мурдагы кадимки металл терезелердин көйгөйү – өзгөчө, сырткы жарыктын чагылышынан пайда болгон жаркыракты натыйжалуу басаңдатат. 

Изилдөөдө иштелип чыккан КЭЭА (RECM) системасы токту башкарууга жараша үч режимде иштейт.

Биринчи режим (ачык режим) – кадимки айнек сыяктуу жарык менен жылуулукту өткөрүп, кыш мезгилинде күн нурун үйдүн ичинде киргизүүгө ыңгайлуу.

Экинчи режимде (түс алган режим) – Пруссия көгүшү жана DHV+• деген химиялык түрлөр редокс реакциясы аркылуу пайда болуп, терезе коюу көгүш түскө боёлот. Бул учурда жарык сиңет, жылуулуктун бир бөлүгү гана өтөт. Натыйжада, бөлмө ичи сырткы көздөрдөн жабык болуп, үйдүн ичинде ылайыктуу температураны көзөмөлдөөгө мүмкүнчүлүк берет.

Үчүнчү режим (түс алган жана капталган режим) – бул режимде электроддун бетине күмүш иондору (Ag⁺) чөгүп, жарык жана жылуулук чагылтылат. Ошол эле учурда, түстүү материал чагылтылган жарыкты сиңирип, сырткы жөө жүргүнчүлөр үчүн жаркылдоону натыйжалуу басат. 

Изилдөө тобу  КЭЭА (RECМ) технологиясынын практикалык үйдүн ичиндеги температураны төмөндөтүү таасирин кичинекей модель үйдү колдонуу менен өткөрүлгөн эксперименттер аркылуу тастыктаган. 

Ал экспериментте кадимки айнек терезе орнотулган учурда, үйдүн ичиндеги температура 45 мүнөттө 58.7°C чейин көтөрүлгөн. Ал эми КЭЭА (RECM) технологиясы үчүнчү режимде иштетилгенде, температура 31.5°C чейин түшүп, болжол менен 27.2°C төмөндөгөн. 

Мындан тышкары, ар бир режимге өтүү электр сигналы аркылуу гана жүргүзүлгөндүктөн, бул технология сезондун, убакыттын жана колдонуунун максатына жараша дароо жооп кайтарууга жөндөмдүү активдүү акылдуу технология катары бааланууда. 

“Биздин изилдөө көрүнүүчү жарыкты көзөмөлдөө менен гана чектелген мурдагы акылдуу терезе технологияларынан айырмаланып, жылуулукту активдүү жөнгө салуу гана эмес, жөө жүргүнчүлөрдүн визуалдык коопсуздугун да камтыган чыныгы акылдуу терезе платформасын сунуштайт. Бул технология шаардык имараттардан тартып унааларга жана поезддерге чейин ар түрдүү тармактарда колдонулат деп күтүлүүдө”, – деди изилдөөнүн негизги автору, KAIST университетинин профессору Хон Чул Мундун (Hong Chul Moon).

Изилдөө Түштүк Кореянын Улуттук изилдөө фондунун (NRF) Илим, маалымат, коммуникация технологиялар министрлиги каржылаган Нано жана материал технологияларын өнүктүрүү жана Корея Машина куруу, материалдар институтунун ички изилдөө программалары  аркылуу колдоого алынган. 

 

Илимий терминдерге түшүндүрмө:

 

Кайтарылуучу электродепозиция – металл катмары электрохимиялык жол менен бетке (мисалы айнектин бетине) чөгөрүлүп, андан соң кайрадан эритмеге айлана турган процессти билдирет. Бул ыкма  тунук же башка оптикалык касиети бар материалдарда динамикалуу жана жөнгө салынуучу өзгөрүүлөргө мүмкүнчүлүк берет. Бул ыкма акылдуу терезелерде жана башка электрохромдук түзүлүштөрдө колдонулуп, жарык менен жылуулуктун өтүшүн башкарууга шарт түзөт. Ысык өлкөлөрдө кондиционер колдонууга болгон муктаждыкты кескин азайтат, эң жогорку температураларда жылуулуктун болжол менен 60–70% сыртта кармалып калат. Ошондой эле, суук аба ырайында бөлмөлөрдөн чыккан жылуулуктун жоготуусун болжол менен 40% кыскартууга жардам берет.

Электрохромдук айнек – айнектин иштеши анын ичиндеги бөлүкчөлөр же кристалл катмарларына баскычты басуу менен электр энергиясын берүү аркылуу ишке ашат дегенди билдирет. Бул тескери багытта өзгөрө ала турган молекулярдык трансформацияны жаратат, анын негизинде терезе колдонулган продуктуга жараша күңүрт же тунук эмес абалга келип, бөлмөнү жагымсыз ысык кылган инфракызыл нурлардын көбүн бөгөттөйт.  

Пруссия көгүшү – электрдик стимулга жооп берип, түссүздөн көккө өтүүчү электрохромдук материал (макалада колдонулушу). Пруссия көгүшү – кочкул көк пигменттин да аталышы. Ал биринчи жолу 18-кылымдын башында синтезделген. Бул пигмент темир (II) ферроцианид туздарын кычкылдандыруу жолу менен алынат жана башка боёктор менен аралаштырганда карага жакын кочкул көк түскө айланат. 

DHV+• –  электрдик стимулга жооп катары пайда болгон түстүү молекула.

Күмүш иондору (Ag+) –  +1 заряддуу күмүш атомдору, алар ар кандай химиялык кошулмаларда жана колдонмолордо кеңири кездешет.

Редокс реакциялары – электрондордун ар кандай химиялык түрлөрдүн арасында алмашылышы менен жүргөн химиялык реакциялар. 

Жарык булганышы – ачык жерде табигый караңгылыкты бузган ашыкча, туура эмес багытталган же назик эмес жасалма жарык. Ал адамдын ден-соолугуна, жылдыздарды жана башка астрономиялык нерселерди байкоо мүмкүнчүлүгүнө, жаныбарлардын жүрүм-турумуна  терс таасирин тийгизет.

 

Шилтемелер:

• Маалымат макала KAIST университетини https://news.kaist.ac.kr/newsen интернет баракчасындагы илимий жаңылыкка негизденип жазылды. 

• Илимий жаңылыкка негиз болгон изилдөө ACS Energy Letters журналында  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c00637# жарыяланган. 

• Сүрөт KAIST университетинин интернет баракчасынан алынды. 
• Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.