Prozori koji zimi griju a ljeti hlade kuću

U trenutku dok svi grizemo nokte dok čekamo nove račune za plin koji bi nam u travnju mogli značajno olakšati džep, svaka vijest koja govori o tehnologijama koje bi nam mogle smanjiti račune za grijanje i klimatizaciju doma predstavlja dobrodošli dašak optimizma.

Vlasnici kuća i stanova znaju da vrsta prozora u kući uvelike doprinosi učinkovitosti grijanja i hlađenja. Održavanje temperature u zatvorenom prostoru troši velike količine energije i čini 20 do 40 posto nacionalnih energetskih proračuna u razvijenim zemljama.

Znanstvenici Sveučilišta Pittsburgh i njihovi kolege na Sveučilištu Oxford razvili su novi dizajn pametnih prozora koji bi prikupljali sunčevu energiju zimi kako bi zagrijali kuću i reflektirali je ljeti kako bi je održali hladnom. Rad je nedavno objavljen u časopisu ACS Photonics i financiran kao dio EPSRC Wearable and Flexible Technologies Collaboration projekta.

"Glavna inovacija je da se ovi prozori mogu mijenjati prema sezonskim potrebama", objasnio je Nathan Youngblood, docent elektrotehnike i računalnog inženjerstva na Sveučilištu Pittsburgh i prvi autor studije. "Oni zimi apsorbiraju blisku infracrvenu svjetlost od Sunca i pretvaraju je u toplinu za grijanje unutrašnjosti zgrade, a u ljetnim mjesecima sunčeva svjetlost se može reflektirati umjesto apsorbirati."

Znanstvenici su razvili film koji bi se mogao postavljati na prozore koji se sastoji od optičkog snopa materijala debljine manje od 300 nanometara, s vrlo tankim aktivnim slojem napravljenim od materijala za "promjenu faze" koji može apsorbirati nevidljive valne duljine sunčeve svjetlosti i emitirati je kao toplinu. Taj isti materijal može se "prebaciti" tako da umjesto toga ukloni te valne duljine svjetlosti.

"Važno je reći da se vidljiva svjetlost prenosi gotovo identično u oba stanja, tako da ne biste primijetili promjenu na prozoru", navodi Youngblood. "To je ključno je za usvajanje zelenih tehnologija."

Materijal bi se čak mogao prilagoditi tako da, na primjer, 30 posto materijala odbija toplinu, dok je 70 posto apsorbira i emitira, što omogućuje precizniju kontrolu temperature.

Harish Bhaskaran, profesor na Oxfordskom Odjelu za materijale, koji je vodio istraživanje rekao je: "Ovdje koristimo podešavanje načina na koji se nevidljive valne duljine prenose ili reflektiraju za modulaciju temperature. Ove ideje su se ostvarile uz pomoć naših dugogodišnjih industrijskih suradnika i rezultat su dugotrajnog istraživanja."

Istraživači procjenjuju da bi korištenje ovih prozora - uključujući energiju potrebnu za kontrolu filma - uštedilo 20 do 34 posto u potrošnji energije godišnje u usporedbi s prozorima s dvostrukim staklom koji se obično nalaze u domovima.

Kako bi stvorili i testirali svoje prototipe, istraživači su radili s Bodle Technologies, tvrtkom koja je specijalizirana za ultra tanke reflektirajuće filmove koji mogu funkcionirati kao zasloni kontrolirajući boju i svjetlost, kao i s Eckersleyem O'Callaghanom, vodećim inženjerom Plasma App, tvrtke za proizvodnju tankih filmova.

"Ovaj rad pokazuje još jednu zanimljivu optoelektronsku primjenu materijala za promjenu faze s potencijalom da značajno poboljša naš svakodnevni život", rekao je Peiman Hosseini, izvršni direktor Bodle Technologies. "Komercijalizacija podesivih niskoemisionih staklenih ploča temeljenih na PCM-u još uvijek ima niz značajnih izazova koje treba prevladati. Međutim, ovi preliminarni rezultati dokazuju da je dug razvojni put pred nama svakako opravdan. Vjerujem da bi ova tehnologija trebala biti dio svakog budućeg holističkog političkog pristupa u borbi protiv klimatskih promjena."

Znanstveni rad pod nazivom "Rekonfigurabilni optički premaz niske emisije pomoću ultratankih materijala za promjenu faze" možete pronaći na ovoj poveznici.