"Дышашие дома" сэкономят электроэнергию

Архитектор Дорис Ким Сун из США разработала остроумное решение, которое сможет автоматически регулировать температуру внутри здания. Исследователь предложила использовать биметаллические полосы, то есть пластинки, состоящие из двух разных металлов, которые могут при нагреве сгибаться в одну сторону, а при охлаждении — выгибаться в противоположную.

Фото:

Проблема эта стара как мир — любое помещение, если его отапливать, в какой-то момент нагреется до того, что там станет жарко. Причем настолько жарко, что придется открывать окно или включать кондиционер. И получается абсурд — мало того, что само отопление денег стоит, так еще и кондиционер — вещь не бесплатная, он же от электричества работает. Словом, много энергии и денег зря пропадает.

Ученые уже давно думали над тем, как можно исправить ситуацию. Самое интересное, что перед глазами у них есть весьма хороший пример — человеческая кожа. Когда организм считает, что ему холодно, поры на коже закрываются (кстати, именно это и вызывает эффект "пупырышек") и тепло из-за этого выходит из тела не так активно. Ну, а когда жарко — наоборот, поры раскрываются как можно шире.

А можно ли сделать искусственную постройку, обладающую бы подобными порами? Архитектор Дорис Ким Сун, работающая в Университете Южной Калифорнии (США), считает, что да. Кстати, интересно, что г-жа Ким Сун имеет еще и биологическое образование, поэтому уж ей-то про волшебное свойство кожи напоминать не нужно. И вот, экспериментируя с разными материалами, она смогла создать саморегулирующееся покрытие, работающее точно так же, хотя и немножко по другим принципам.

Как мы знаем, расширение и сужение кожных пор регулируется нервной системой. А вот поведением конструкции г-ж Ким Сун будет управлять… сама температура. Исследователь решила, что для воплощения ее идеи лучше всего подходят биметаллические полосы — куски, состоящие из двух разных металлов (например, меди и стали), которые используются в термических датчиках. Дело в том, что они обладают одним интересным свойством: при нагревании сгибаются в одну сторону, а при охлаждении — в другую, прямо противоположную. Это происходит потому, что коэффициенты линейного расширения использующихся металлов различны.

И вот, изучив это свойство, доктор Ким Сун подумал над тем, чтобы сделать из таких пластин жалюзи. Получается, что когда солнечные лучи нагреют эти пластины, они согнутся и жалюзи раскроются. Ну а, соответственно, опять охладившись, пластины сомкнутся, и таким образом жалюзи будут закрыты. Изобретатель отмечает, что эта конструкция будет особенно полезна для использования в окнах современных небоскребов, которые сами по себе делаются из легко нагреваемых материалов.

Но это еще не все. Для регулирования ширины вентиляционных отверстий и, соответственно, интенсификации воздухообмена предлагается обратный подход. Доктор Ким Сун считает, что если внутри здания на входе в вентиляционные шахты устанавливать все те же биметаллические пластины, то они, реагируя на температуру внутри помещения, будут, подобно порам человеческой кожи, расширять и сужать их. Тем самым регуляция вентиляции будет автоматической, зависящей только от того, насколько жарко или холодно внутри. Таким образом получится, что пока здания не нагреваются (ночью, например), то вентилирование осуществляет на минимально возможном уровне. Ну, а при интенсивном нагреве воздухообмен усиливается и когда наступает жаркий полдень, становится максимальным.

Подобные разработки г-жа Ким Сун считает лишь "первыми ласточками", которые, конечно же, не сделают весны, то есть не заменят ни систему центрального отопления, ни кондиционеры. Однако, если воплотить их на практике, то можно будет оценить эффективность их работы по терморегуляции помещений. И, исходя из данных, полученных опытным путем, уже подумать над тем, каким образом принцип пор может быть реализован на более масштабном уровне — например, в самих стенах домов.

А есть ли здесь какие-то особые затраты? На самом делое, они весьма незначительны, поскольку сами полосы делаются из распространенных материалов — для них не нужны какие-то редкие металлы. Структуру здания под них тоже перестраивать не нужно. Ну и, конечно же, большим плюсом является то, что для этой системы не нужна особенная регуляция — они сами среагируют на нужную температуру. То есть убытков нет, а прибыль может быть уже на первом этапе — уменьшение мощности кондиционеров и отсутствие дополнительных термодатчиков.

В дальнейшем, когда такая же пористая конструкция будет разработана уже для строительных материалов домов, от кондиционеров можно будет вообще отказаться. То есть дома будут проветривать себя сами, ориентируясь лишь на внутреннюю температуру. И даже окна не надо будет открывать — дом сам отдаст лишнее тепло из миллионов маленьких пор. Но это пока что — отдаленные перспективы…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"