Cererea mondială de energie continuă să crească pe măsură ce orașele cresc, tehnologia progresează și industriile se dezvoltă. Clădirile alcătuiesc aproximativ 30%-40% din total — chiar mai mult decât industria sau transportul. Acest lucru vine în mare parte din sistemele de încălzire, răcire și ventilație, cu aer condiționat în special consumator de energie.
Windows reprezintă o parte semnificativă a problemei. Acestea permit căldurii să scape iarna și să intre vara, forțând sistemele de temperatură să consume mai mult energie și crește emisiile. Provocarea este de a controla acest transfer de căldură fără a compromite transparența ferestrelor și cantitatea de lumină naturală pe care o lasă să intre, ambele fiind esențiale pentru oamenii. bunăstare şi productivitate.
Răspunsul este ferestrele inteligente. Cele mai multe dintre versiunile curente Pe piață se află ceea ce este cunoscut sub numele de electrocrom (EC), adică funcționează prin aplicarea energiei electrice la atingerea unui buton straturilor de particule sau cristale din interiorul sticlei.
Acest lucru determină o transformare moleculară reversibilă care transformă fereastra opaca sau întunecată, în funcție de produs. Acest lucru blochează cea mai mare parte a luminii infraroșii, ceea ce face camerele neplăcute. Acest lucru reduce drastic nevoie de aer condiționat în țările fierbinți, păstrând aproximativ 60% până la 70% din căldură afară la temperaturi de vârf. De asemenea, pot reduce pierderile de căldură din camere cu aproximativ 40% pe vreme mai rece.
De câțiva ani, aceste ferestre se vând destul de bine atât pentru proprietăți comerciale, cât și pentru locuințe. The piața globală totală în 2023 este estimat a fi în valoare de 6,6 miliarde USD (5,2 miliarde GBP).
Înrudit: Energia eoliană și solară depășește cărbunele pentru prima dată în SUA
Cu toate acestea, au câteva limitări importante. Deși ferestrele nu consumă prea multă energie, funcționează doar cu o sursă de energie. Acest lucru poate fi o provocare în locații care sunt îndepărtate sau au electricitate nesigură. Și în măsura în care opțiunile regenerabile din rețea nu sunt disponibile, utilizatorii trebuie să instaleze o alternativă, cum ar fi panourile solare, pentru a face aceste ferestre neutre din carbon.
Cu multe soiuri – totuși exista si exceptii — puteți comuta doar între restricție completă și transparență totală. Aceasta înseamnă că pierzi beneficiile de a avea ferestre atunci când vremea este caldă și, probabil, camerele vor avea nevoie de iluminare artificială. Și așa cum am menționat anterior, ferestrele EC fac o treabă grozavă de a ține căldura în țările calde, dar sunt puțin mai limitate în climele mai reci.
Viitorul este termocromic
O alternativă care cel puțin anulează nevoia de electricitate este cunoscută sub numele de fotocromă. Acestea folosesc un strat fie de cristale minuscule de halogenură de argint, fie de compuși cunoscuți sub numele de naftopirani, ambii reacționând la niveluri în creștere de lumină ultravioletă (UV), determinând nuanțarea sticlei în condiții mai luminoase. Este exact același material care este folosit în ochelarii de soare reactivi la lumină.
În comparație cu ferestrele EC, acestea au avantajul suplimentar de a crea o barieră la lumina UV. Lumina UV nu este doar cancerigenă, dar dăunează tuturor, de la mobilier la picturi și acoperiri EC.
Cu toate acestea, ferestrele fotocromatice sunt foarte scumpe, cel puțin dacă folosesc argint. Sunt foarte sensibili la vreme, ceea ce le poate reduce fiabilitatea în condiții înnorate sau ploioase. De asemenea, nu sunt la fel de buni la blocarea luminii infraroșii și nu au control manual, așa că sunt mai utile pentru confidențialitate decât reglarea temperaturii camerei.
Mulți ar susține că o varietate mai promițătoare de ferestre inteligente pentru viitor este o a treia, cunoscută ca termocromceea ce înseamnă că folosesc un strat de particule care reacționează la temperaturi în loc de lumină. Din nou, asta înseamnă că nu este nevoie de electricitate.
Sunt mult mai ieftine decât ferestrele fotocromatice, încă blochează lumina UV și au potențialul de a fi comparabile cu ferestrele EC în blocarea infraroșului. De asemenea, se pot nuanța progresiv mai întunecat pe măsură ce temperaturile exterioare cresc, ceea ce înseamnă că puteți avea ferestre mai transparente decât acele produse EC pornite/oprite.
Dar, deși sticla termocromă există deja, nu este încă fezabilă pentru ferestre. Acest lucru se datorează faptului că straturile de dioxid de vanadiu din versiunile de astăzi reflectă în totalitate infraroșul doar la aproximativ 67 ° C, care este mult mai fierbinte decât chiar și cea mai ridicată temperatură din toate timpurile în lume.
Mulți cercetători din întreaga lume caută cum să îmbunătățească sticla termocromă. Acest include proiectul nostru la Institutul de Mediu și Sustenabilitate al Universității din Exeter, care este parțial implicat în testarea altor acoperiri pentru a încerca să găsească unul care este eficient în reducerea luminii infraroșii la temperaturi exterioare mai realiste.
în mod unic, cautam si noi pentru a combina acest lucru cu alte câteva tipuri de capabilități care pot exista în prezent în alte soiuri de sticlă termocromă, în afară de cele care pot reflecta lumina infraroșie. Acestea includ realizarea ferestrelor mai util în climatele mai reci dându-le posibilitatea să lucrează ca izolator când temperaturile sunt scăzute astfel încât camerele nu-și pierd căldura spre exterior și, de asemenea, stochează energie, astfel încât să poată fi folosită pentru a ajuta la încălzirea camerelor.
Este dificil de prezis o cronologie exactă, dar poate peste cinci sau zece ani, acest tip de cercetare ar trebui să aducă pe piață ferestre inteligente care vor fi la fel de utile în țările reci – precum și în timpul zilei și noaptea. Aceasta este cheia lansării pe scară largă a unui singur tip de fereastră în întreaga lume.
Ar trebui să facă o diferență semnificativă nu numai în ceea ce privește cerințele de aer condiționat, ci și nevoia de încălzire și calorifere. Bănuiala mea aproximativă ar fi că prin instalarea a cinci ferestre inteligente într-un apartament dintr-o țară mai rece, acest lucru ar putea permite proprietarilor să reducă numărul de calorifere de la, să zicem, cinci la două. Și pe lângă clădiri, aceste tehnologii ar putea fi folosite și în avioane și mașini.
Între timp, există toate motivele să presupunem că piața, în special pentru ferestrele EC, continuă să crească. Conform o singură proiecțiear trebui să crească cu aproape alte 4 miliarde USD sau aproximativ 60% până în 2028. Cu combinația potrivită de succes în cercetare și sprijin politic, atât în țările dezvoltate, cât și în cele în curs de dezvoltare, următoarea generație de ferestre inteligente ar trebui să poată duce acest lucru mai departe și face o mare diferență în emisiile de carbon ale clădirilor într-un deceniu sau doi în viitor.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.
Comentarii recente