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對抗炎夏的秘密武器─自冷式窗戶

2014/05/05 經濟部能源局 點閱人次: 383

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整理/張心紜 圖片提供/ Benjamin Hatton

在動輒逼近攝氏40 度的夏日,穿過透明玻璃的陽光愈來愈刺眼,室內溫度也愈來愈高,這時,科學家們研發出的一種「自冷式窗戶」,利用隱藏在玻璃夾層內的細微管道,帶來了沁涼的希望。

夏季氣溫年年飆破紀錄,室外火辣的熱度讓人似乎多待一秒就會融化,想窩在家裡吹冷氣,又怕接到令人咋舌的電費帳單,於是,為了尋找更科學又更環保的降溫方式,許多科技大廠與研發團隊紛紛開始打窗戶的主意。

還記得我們在1月號曾報導過一種變色智慧窗嗎?靠著彈指間的開關輕按,窗戶就像貼上深淺不同的隔熱紙般,使用者可視情況選擇僅留下自然光、將熱能阻絕在外,從而減少空調及燈光的需求,或是切換到全黑模式,屏蔽所有光和熱。這次,科學家們開發出一套可以嵌在玻璃內部的降溫循環系統,不但能把熱氣擋在外面還能自己冷卻的窗戶,將再次顛覆你我對窗戶的想像。

仿生設計的窗戶未來式

「自冷式窗戶」的概念來自於人體的循環系統。靠近皮膚表層的血管是人體的散熱系統之一,當我們感到熱時,血管就會擴張,擴張後的血管將促進血液循環,從而將體內多餘的熱藉由皮膚散發到周圍空氣,體溫降低了,自然就會感覺比較涼爽。

於是,由美國哈佛大學工程與應用科學學院(School of Engineeringand Applied Science, SEAS)材料學博士Joanna Aizenberg 領軍、科學家們最近研發出的一種「自冷式窗戶」,利用隱藏在玻璃夾層內的細微管道,為窗戶降溫成員包含材料工程學家、生物化學家與生物工程學家的研究團隊將這天然的「冷卻系統」移轉到玻璃上,他們利用透明的液態矽橡膠切割塑型成超薄、超細的渠道網絡,嵌進靠窗戶表層處,當窗戶變熱時,在這些錯綜複雜渠道中流動的冷水即可加速熱量的傳導,帶走惱人的高溫。

涓涓細流的強大威力

這項技術的降溫功力到底有多厲害呢?研究團隊與美國麻州布洛德研究所Broad Institute)的應用數學家Matthew Hancock 合作,透過數學公式測試自冷式窗戶的表現,實驗證明,僅需抽取6 盎司(約半罐可樂)的水量放進一組完整的窗戶降溫系統中,就可以讓一扇10 平方公分的窗戶降溫約攝氏8 度(華式14 度)左右。

科學家們認為若這種智慧窗應用到整棟建築物上,將發揮更大的效果,因此,接下來研究團隊計畫與建築研究者合作,盼將上述的數學公式與既有的建築物能源計算系統結合,進一步計算整棟大樓都裝置降溫系統的話,究竟能省下多少能源,結果令人期待。

除了保持室內的清涼外,研究團隊還提到同樣的循環系統可以幫助安裝在屋頂上的太陽能板降溫,讓它們的運作更有效率。


關鍵字:哈佛大學工程與應用科學學院,降溫循環系統

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