В Институте сильноточной электроники СО РАН (г.Томск) создали плёнку со специальным энергосберегающим покрытием, позволяющим не только существенно снизить затраты на отопление зданий, но и на 20-30% увеличить урожайность в теплицах.
Выживание в условиях сурового сибирского климата требует от нас немалых вложений топливных ресурсов. И многое из того, что мы тратим на обогрев, уходит в пустоту. Например, только через окна обычной городской квартиры выветривается до 50% тепла. И хотя эта цифра зависит от многих факторов: пластиковые они или деревянные, есть ли щели, какую толщину имеет стеклопакет — потери всё равно остаются довольно внушительными.
Томские учёные предложили решать эту проблему с помощью прозрачной плёнки с низкоэмиссионным (энергосберегающим) покрытием, которая способна отражать тепло назад в комнату и помогает поддерживать комфортную температуру при гораздо меньших затратах на отопление.
Окна с теплосберегающим напылением известны уже давно. Однако, поскольку при контакте с атмосферой их свойства постепенно разрушаются, они эффективны только в герметичных стеклопакетах. У учёных из ИСЭ СО РАН возникла идея сделать покрытие более стойким и наносить его не на стёкла, а на прозрачную полимерную пленку, с помощью которой можно утеплять любые окна, устанавливая её в них, например, в виде рулонных штор.
Напыление, о котором идёт речь, имеет сложную структуру, состоящую из нескольких слоёв: по краям — оксид цинка, в середине — пласт серебра толщиной всего несколько нанометров, а оксид кремния защищает покрытие от воздействия влаги.
Измерения теплосберегающего эффекта проводились в Томском государственном архитектурно-строительном университете. Окна разного вида (обычное, с деревянной рамой, с одной теплосберегающей плёнкой и с двумя) устанавливали в специальную камеру, где с одной стороны создавалась минусовая температура, а с другой — измерялась «комнатная». В итоге сопротивление теплопередаче (чем оно выше, тем меньше нагретого воздуха выходит наружу) у обычного окна оказалось 0,32 м²К/Вт, у образца с одной теплосберегающей пленкой — 0,73 м²К/Вт, с двумя — 0,88 м²К/Вт (такой коэффициент соответствует кирпичной стене толщиной около метра). Также были проведены тепловизионные исследования окон в реальных условиях эксплуатации. Они показали, что средняя температура стекла с плёнкой составляет 16°C, а без неё — лишь 10°C.
Затем учёные сделали расчёты экономии электроэнергии при замене деревянных окон пластиковыми, оборудованными плёнкой с низкоэмиссионным покрытием, во всём здании Института сильноточной электроники СО РАН (его площадь — 1500м2), и выяснили, что в этом случае теплопотери удастся уменьшить в три раза (экономия за всю зиму составит около 427 тыс. рублей).
Также эксперименты показали, что плёнка с низкоэмиссионным покрытием эффективна не только в домашнем, но и сельском хозяйстве. В Томском государственном педагогическом университете был поставлен эксперимент: исследователи построили 2 теплицы — с обычной полиэтиленовой плёнкой и с той, которая разработана в ИСЭ СО РАН, посадили огурцы двух сортов и в течение летнего сезона проводили наблюдения. В результате оказалось, что урожайность в последних теплицах выросла на 20-30%. Овощи в них на 2 недели раньше взошли и настолько же заблаговременно стали плодоносить.
Также в Институте сильноточной электроники СО РАН были проведены сравнительные эксперименты в подогреваемых теплицах, которые работают круглый год. В них зимой поддерживали температуру на уровне 20°C и с помощью электрического счётчика подсчитывали затраты энергии. В результате выяснилось, что плёнка с низкоэмиссионным покрытием позволяет снизить расходы на отопление в 2 раза.
Сейчас технология уже готова и для запуска крупномасштабного производства требуются инвестиции. «Для изготовления промышленной установки, выпускающей нашу плёнку, нужны вложения. Вакуумные, на которых мы отрабатывали эту технологию, позволяют создавать образцы пленки размером не больше, чем 1 на 2 метра», — рассказывает научный сотрудник ИСЭ СО РАН, кандидат технических наук Андрей Александрович Соловьёв.
Также учёный отметил, что применение низкоэмисионной плёнки будет иметь смысл именно в энергосберегающих проектах, например, в экодомах. Установка её в обычных городских квартирах, подключенных к центральному отоплению, хоть и позволит повысить температуру в помещении, но не принесёт экономической выгоды, так как их жители пока не имеют возможности регулировать количество потребляемого тепла.
Диана Хомякова
Фотографии предоставлены Институтом сильноточной электроники СО РАН
