تنظیم پنجره هوشمند فن آوری می تواند به بهبود بهره وری انرژی ساختمان

تنظیم پنجره هوشمند کنترل و دستکاری انرژی خورشیدی به صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه ها.

ویندوز بازی چند نقش مهم در خانه ما است. آنها روشن, عایق بندی ساختمان و تهویه ما فضاهای در حالی که ارائه نمایش — و حفاظت از — خارج از منزل. هوشمند ویندوز یا ویندوز است که با استفاده از فن آوری سلول های خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به برق در حال حاضر فرصت اضافی به اهرم ویندوز به عنوان منابع انرژی.

اما ترکیب سلول های خورشیدی به ویندوز در حالی که تعادل دیگر پیچیده و اغلب متضاد نقش پنجره ثابت می کند به چالش کشیدن. به عنوان مثال دستکاری تنظیمات درخشندگی و انرژی برداشت اهداف در طول تغییر فصل نیاز به پیچیده و استراتژیک روش برای طراحی مواد.

دانشمندان دپارتمان انرژی (DOE) Argonne National Laboratory, دانشگاه, دانشگاه شیکاگو و دانشگاه ویسکانسین-میلواکی به تازگی به ترکیب فن آوری سلول های خورشیدی با یک رمان رویکرد بهینه سازی به منظور توسعه یک پنجره هوشمند نمونه اولیه است که حداکثر طراحی در سراسر طیف گسترده ای از معیارهای.

بهینه سازی الگوریتم جامع با استفاده از مدل های فیزیکی و پیشرفته تکنیک های محاسباتی برای به حداکثر رساندن کلی مصرف انرژی در حالی که ساختمان متعادل کننده دما خواسته ها و روشنایی مورد نیاز در سراسر نقاط و در طول فصل تغییر.

“این چارچوب طراحی قابل تنظیم است و می توان به تقریبا هر ساختمان در سراسر جهان گفت:” Junhong چن یک دانشمند در آرگون و تاج خانواده استاد مولکولی مهندسی در پریتزکر مدرسه مولکولی و مهندسی در دانشگاه شیکاگو است. “آیا شما می خواهید برای به حداکثر رساندن مقدار نور خورشید در یک اتاق و یا به حداقل رساندن گرم و یا خنک کننده تلاش های این برنامه قدرتمند بهینه سازی الگوریتم تولید پنجره طرح که چین با نیازهای کاربر و تنظیمات.”

پیشرفته با رویکرد بهینه سازی

دانشمندان نشان wholistic رویکرد به طراحی پنجره به حداکثر رساندن بهره وری کلی انرژی ساختمان ها در حالی که با توجه به نور و درجه حرارت تنظیمات.

“ما می توانید تنظیم نور خورشید در یک اتاق برای اطمینان مورد نظر درخشندگی در حالی که مدیریت میزان انرژی ساختمان با استفاده از برای گرمایش و سرمایش گفت:” وی چن Wilson-طبخ استاد در طراحی و مهندسی در شمال غرب مهندسی که گروه تحقیقاتی به رهبری توسعه رویکرد بهینه سازی. “علاوه بر این نور خورشید نیست که از طریق تصویب اسیر توسط سلول های خورشیدی در پنجره هوشمند و تبدیل به برق است.”

این رویکرد به نام multicriteria optimization تنظیم ضخامت سلول های خورشیدی لایه ها در طراحی پنجره برای دیدار با نیازهای کاربر. برای مثال به کاهش انرژی مورد نیاز برای خنک کردن ساختمان در تابستان بهینه طراحی پنجره ممکن است به حداقل رساندن مقدار و نوع نور عبور کرده در حالی که حفظ مورد نظر درخشندگی داخل. از سوی دیگر زمانی که در زمستان صرفه جویی یک اولویت طراحی ممکن است به حداکثر رساندن مقدار نور خورشید که می گذرد از طریق موجب کاهش انرژی مورد نیاز برای گرمایش ساختمان است.

“به جای تمرکز تنها در میزان برق تولید شده توسط سلول های خورشیدی از نظر ما کل ساختمان مصرف انرژی به ببینید که چگونه ما می توانیم بهترین استفاده از انرژی خورشیدی برای به حداقل رساندن آن گفت:” Wei Chen.

در برخی از حالات به عنوان مثال ممکن است بیشتر انرژی کارآمد اجازه می دهد تا مقدار بیشتری از نور را از طریق پنجره به جای اینکه تبدیل به برق توسط سلول های خورشیدی به منظور کاهش برق مورد نیاز برای روشنایی و گرمایش ساختمان است.

برای تعیین بهینه طراحی الگوریتم شامل جامع فیزیک مبتنی بر مدل های برهمکنش بین نور و مواد در پنجره هوشمند و همچنین چگونگی تاثیر فرآیندهای تبدیل انرژی و انتقال نور. این الگوریتم همچنین طول می کشد را به حساب های مختلف و زاویه که در آن آفتاب بازدید پنجره در طول روز — و — در مکان های مختلف جغرافیایی.

“مدل ما ایجاد اجازه می دهد تا برای اکتشاف میلیون نفر از طرح های منحصر به فرد توسط یک الگوریتم است که تقلید تکامل بیولوژیکی” گفت: Wei Chen. “در بالای فیزیک مبتنی بر مدل با استفاده از الگوریتم محاسباتی مکانیسم های که شبیه تولید مثل و جهش ژنتیکی به منظور تعیین ترکیب بهینه از هر طراحی پارامتر برای یک سناریوی خاص.”

امیدوار کننده نمونه

برای نشان دادن امکان سنجی یک پنجره هوشمند قادر به این سطح سفارشی سازی این دانشمندان برای تولید یک نمونه اولیه از پنجره با مساحت یک مربع چند سانتی متر است.

نمونه متشکل از ده ها تن از لایه های مختلف مواد است که کنترل مقدار و فرکانس عبور نور و همچنین مقدار انرژی خورشیدی تبدیل به برق.

یک گروه از لایه های ساخته شده از یک نوع از مواد به نام پروسکایت شامل پنجره سلول خورشیدی که برداشت از نور خورشید برای تبدیل انرژی. پنجره نمونه نیز شامل مجموعه ای از لایه ها به نام nanophotonic پوشش طراحی و توسعه توسط دانشیار مهندسی مکانیک چنگ خورشید و تحقیقات خود را در شمال غربی این McCormick دانشکده فنی و مهندسی. پوشش آهنگ فرکانس نور است که می تواند از طریق پنجره.

هر لایه دهها میکرون ضخامت — نازک تر از قطر یک دانه شن و ماسه. دانشمندان تصمیم aperiodic طراحی به صورت لایه های معنی هر یک از لایه های متفاوت در ضخامت. به عنوان زاویه اشعه های خورشید را در برابر پنجره تغییرات در طول روز و سال aperiodic طراحی را قادر می سازد عملکرد پنجره متفاوت مطابق با کاربر تنظیمات.

“تنوع در ضخامت لایه بهینه سازی شده است برای طیف گسترده ای از تغییر در ماهیت نور خورشید که می رسد پنجره” گفت: خورشید. “این ما را قادر می سازد به طور سیستماتیک اجازه می دهد کمتر مادون قرمز انتقال در تابستان بیشتر و در زمستان به صرفه جویی در مصرف انرژی برای تنظیم درجه حرارت در حالی که بهینه سازی قابل انتقال به منظور چراغهای روشنایی و انرژی برداشت.”

دانشمندان بهینه سازی شده نمونه مورد استفاده در این مطالعه برای 2000 فوت مربع تک داستان در ققنوس. بر اساس آزمايش خصوصيات پنجره نمونه دانشمندان محاسبه قابل توجه سالانه صرفه جویی در انرژی بیش از پیشرو تجاری در دسترس پنجره فن آوری. محاسبات با استفاده از EnergyPlus ساخت مدل یک نرم افزار توسعه یافته در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر آزمایشگاه های سازمان حفاظت محیط زیست دفتر بهره وری انرژی و انرژی های تجدید پذیر آزمایشگاهی که برآورد واقعی مصرف برق در طول زمان است.

این روش سنتز دانشمندان مورد استفاده برای تولید پنجره نمونه تقلید مشترک صنعتی در سطح فرآیندهای تولید و دانشمندان بر این باورند که این موجود فرآیندهای تجاری اجازه می دهد برای موفق پوسته پوسته شدن از پنجره نمونه به اندازه کامل.

آینده ملاحظات شامل حال توسعه از همان فن آوری در فرم های انعطاف پذیر به طوری که پنجره هوشمند مواد را می توان مجهز به پوشش موجود در ویندوز.

کار تامین شد, در بخش, توسط بنیاد ملی علوم.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>