Охлаждение и отопление при помощи окон, наполненных водой

Новые исследования, проведенные в Великобритании, показывают, что наполненное водой окно можно использовать для обогрева и охлаждения зданий, а также для экономии энергии в любых климатических условиях.

Доктор Матьяса Гутай из Университета Лафборо изучает эту идею уже более 10 лет, и его последнее исследование, опубликованное в журнале Elsevier  Energy and Buildings Journal  в сотрудничестве с доктором Абольфазлом Хейбари из Университета Кайзерслаутерна, демонстрирует, как стекло, наполненное водой (система WFG), может произвести революцию в проектировании зданий и эффективности отопления и охлаждения.

Сообщается, что исследования подтверждают тот факт, что системы WFG хорошо работают в любом климате - в холодных климатических условиях здания сохраняют тепло, а в теплых охлаждаются без необходимости дополнительных энергозатрат на кондиционирование. 

WFG представляет собой тонкий стеклопакет, наполненный водой, устанавливаемый между стеклянными панелями. Вода практически незаметна.

Доктор Гутай превратил эту идею в рабочий проект, а затем построил два опытных здания в разных климатических условиях - в Венгрии и на Тайвани, которые используют WFG как часть более крупной системы охлаждения/отопления.

Система WFG подразумевает подключение заполненных водой оконных панелей к специальному резервуару с помощью труб, проложенных в стенах, чтобы жидкость могла свободно циркулировать.

Эта система позволяет так называемым «водным домам» охлаждаться и отапливаться, не требуя дополнительного энергоснабжения в течение большей части года. Когда на улице жарко, вода поглощает избытки тепла. Эта теплая вода затем стекает в резервуар для хранения, который может быть либо в фундаменте, либо размещен где-то в здании с принудительным охлаждением или без. Если же температура падает, то тепло, накопленное в резервуаре, может быть возвращено к стенам, чтобы нагреть здание. В качестве альтернативы накопленное тепло можно использовать для горячего водоснабжения.

Доктор Гутай также разработал более сложную версию системы, добавив тепловой насос, который может нагревать и охлаждать воду в зависимости от сезона. Имитационные тесты с использованием реальных данных, собранных в двух домах на воде в 13 различных климатических условиях, показали, что WFG экономит энергию во всех основных населенных регионах (в каждом климатическом регионе, кроме полярных) с экономией 47–72% по сравнению с двойным стеклом (LOW E) и 34% - 61% по сравнению с тройным стеклом.

В отчете также говорится, что моделирование наглядно показало, что современные технологии изготовления стекол могут привести к большей экономии энергии, если уделять внимание улучшению поглощения солнечной энергии, а не изоляции. «В настоящее время стекло является одним из проблемных элементов в зданиях, поскольку оно увеличивает энергопотребление, снижает тепловой комфорт, ухудшает акустику и другие аспекты», - прокомментировал д-р Matyas Gutai. «WFG меняет эту парадигму и превращает стекло в благоприятный элемент для устойчивого строительства. Это показывает нам, что размышления о зданиях как о едином целом и его компонентах ведет к более эффективной и устойчивой работе».

В настоящее время д-р Гутай ищет способ развить эту технологию в продукт, доступный потребителям, и работает с коллегами из академических кругов и предприятий для достижения этой цели. Он и дальше планирует основываться на исследованиях, сравнивая WFG с динамическим остеклением, оценивая влияние жизненного цикла и моделируя тепловой комфорт в здании.