Учёные разработали устройство с нулевым энергопотреблением для контроля температуры в помещении

Как сообщает издание IEEE Spectrum, новое устройство управления теплом измеряет температуру, чтобы нагреваться или охлаждаться, и всё это без использования внешней энергии. По словам разработчиков, дополняя коммерческие технологии отопления и охлаждения, устройство с нулевым энергопотреблением может сократить затраты на поддержание температуры в здании.

Китайский разработчик Руджун Ма и его коллеги из Нанкайского университета в Тяньцзине вдохновились созданием двухрежимного устройства, которое могло бы переключаться между режимами нагрева и охлаждения, анализируя изменение температуры. Разработка уникальна своей способностью работать от видимого до инфракрасного диапазона длины волн.

Команда разработчиков искала вдохновение в природе. Их заинтересовала способность гималайского кролика изменять окрас меха на белый и тёмный в зависимости от температуры воздуха, а также свойства некоторых растений раскрывать и складывать листья, как это делает мимоза стыдливая.

Устройство состоит из двух основных слоев. Верхний —  чувствительный к температуре актуаторный лист, излучающий инфракрасное излучение. Он изготовлен из специально разработанных полимеров, которые, неравномерно реагируя на изменения температуры, заставлют его сворачиваться в холодном и разворачиваться в нагретом состоянии. Нижний слой представляет собой термохромную подложку, которая меняет цвет в зависимости от температуры, а также поглощает видимый свет. В режиме обогрева при низкой температуре окружающей среды лист актуатора скручивается, а термохромная подложка сереет, поглощая солнечный свет, и нагревается. В режиме охлаждения привод ложится ровно и покрывает подложку, отражая солнечные лучи и излучая инфракрасный свет для вывода тепла из подложки. Температуру срабатывания переключения между режимами можно регулировать.

В лаборатории устройство размером 4 на 4 сантиметра выдержало 500 циклов скручивания и раскладывания. Ма и его коллеги также протестировали свою разработку на открытом воздухе. Основываясь на полевых экспериментах, они рассчитали, что устройство имеет мощность солнечного нагрева около 252,2 Вт на квадратный метр и мощность охлаждения около 59,7 на квадратный метр. Так аппарат сохраняет больше всего энергии на единицу площади по сравнению с другими устройствами управления температурой.