Az okosablak energiafogyasztás és szenzor nélkül szabályozza a belső hőmérsékletet

A kutatók olyan ablakot fejlesztettek, amely automatikusan alkalmazkodik a napfényhez. Az új technológia vezetékek, érzékelők és áram nélkül működik.

A dániai Aarhus Egyetem tudósai olyan hőszabályozó okosablak kifejlesztésén dolgoznak, amely vezetékek, szenzorok és elektronika nélkül működik. Az energiafogyasztás nélkül is működő rendszer kutatásának részleteit az Advanced Functional Materials folyóiratban publikálták.

Az áttörést az intézmény Interdiszciplináris Nanotudományi Központjának (iNANO) kutatócsoportja érte el. Létrehoztak egy átlátszó réteget, amelybe ezüst nanogyűrűket ágyaztak.

Azért választották ezeket a szabad szemmel láthatatlan eszközöket, mert automatikusan alkalmazkodnak a napfény intenzitásához, és szabályozzák, hogy mennyi hő jut át az üvegen, miközben az ablak nem sötétül el, vagyis nem romlik a kilátás.

„Olyan anyagkombinációt fejlesztettünk, amelynek optikai tulajdonságai a napfény hatására megváltoznak – árulta el közleményben Xavier Baami González doktorandusz hallgató, a tanulmány vezető szerzője. – Amikor a nap alacsonyan jár, beengedi a hőt, de délben – amikor a hűtési igény egyébként megnőne – csökkenti a hősugárzást. Mindez teljesen áram nélkül történik.”

Az okosablak-megoldás kulcsa az infravörös fény passzív felhasználása

A kutatók szerint az ezüst nanogyűrűk szinte mikroszkopikus antennaként viselkedve reagálnak a közeli infravörös (NIR) fényre, amely a napsugárzás hőenergiájának nagy részét hordozza.

Erős napfény hatására a nanogyűrűk felmelegednek, és csökkentik az infravörös fény áteresztését.

Mivel a folyamatot közvetlenül a fény indítja el – ráadásul teljesen önszabályozó módon –, az egész valós időben működik. Minél erősebb a napsütés, annál nagyobb a hatás, és annál kevesebb infravörös sugárzás jut át, míg gyengébb napfény esetén a hatás mérséklődik.

A látható fény nagy része zavartalanul áthalad az okosablak rétegein, így a belső terek világosak maradnak.

Az elektrokromatikus vagy mechanikusan állítható okosablakokkal ellentétben ez a passzív megoldás nem igényel vezetékezést, áramforrást, érzékelőket vagy vezérlőrendszert – sorolja a The Engineer. Az infravörös fényt szűrő hatás a napfény erősségével arányosan fokozódik, miközben a látható fényáteresztés magas marad, így megőrizhető a természetes megvilágítás. És mindez már nem csak a tudósok fejében, vagy a tervezőasztalon létezik.

Az iNANO csapata laboratóriumi körülmények között sikeresen igazolta, hogy a folyamat egyrészt működik, másrészt akár vissza is fordítható.

Új értelmet nyerhetnek az üveg homlokzatok

A modern, nagy üvegfelületekkel rendelkező épületek gyakran több energiát használnak el a hűtésre, mint a fűtésre. Egy olyan bevonat viszont, amely csúcsidőben szelektíven szűri a hőt termelő napsugárzást (anélkül, hogy elzárná a fényt), csökkentheti a hűtési igényt és a szén-dioxid-kibocsátást.

„Az ilyen megoldások kulcsfontosságúak, ha környezetbarátabb módon és anélkül akarunk építkezni, hogy lemondanánk a kényelemről vagy a természetes fényről” – mondta a projekt vezetője, Duncan Sutherland professzor.

„Reméljük, hogy a hibrid anyag idővel integrálható lesz okosablak-megoldásokba, és eljut a kereskedelmi felhasználásig.”

Az egyetemi csapat ennek szellemében szabadalmi bejelentést tett a technológia egyes elemeire, hogy nélkülük ugyanezt a megoldást ne lehessen alkalmaznia az építészetben.

A címlapkép illusztráció. Fotó: Marek Ruczaj / Unsplash