Realizzare finestre intelligenti che sono anche economiche

Le finestre che assorbono o riflettono luce e calore con la semplice pressione di un interruttore potrebbero aiutare a ridurre le bollette di riscaldamento e raffreddamento. Una società chiamata Soladigma ha sviluppato metodi per realizzare queste finestre elettrocromiche a buon mercato, rendendole più praticabili per case ed edifici per uffici.

Occhiali scuri: Soladigm mostra una finestra elettrocromica presso la sua sede in California. Al pannello di sinistra è stata applicata una corrente elettrica, limitando la quantità di luce e calore che può attraversarla.

I progetti di finestre elettrocromiche esistenti costano circa $ 100 per piede quadrato. Soladigm non ha rivelato quanto costeranno le sue finestre, ma alcuni esperti affermano che il metodo potrebbe ridurre il costo a circa $ 20 per piede quadrato.

L'azienda con sede a Milpitas, in California, utilizza un processo di deposizione di film sottile che crea strati conduttori tra due lastre di vetro per controllare la quantità di luce solare e calore che può passare. Un proprietario di casa o un abitante di un ufficio potrebbe controllare la quantità di luce o calore che una finestra lascia entrare o assorbe e riflette.

Le finestre dell'azienda contengono due pellicole trasparenti di ossido conduttivo che racchiudono uno strato di accumulo di ioni, un elettrolita e uno strato elettrocromico, il tutto tra due strati di vetro. L'applicazione di una bassa tensione all'ossido conduttivo spinge gli ioni fuori dallo strato di immagazzinamento e attraverso l'elettrolita per incontrarsi con lo strato elettrocromico. La collisione spinge il materiale elettrocromico ad assorbire o riflettere la luce. Inoltre, fa scurire il materiale, conferendo alla finestra un aspetto colorato. L'inversione della tensione rimanda gli ioni al suo strato di immagazzinamento, facendo schiarire la finestra di colore e lasciando entrare più luce.

Abbiamo condotto un caso di studio in cinque città e il risparmio medio negli edifici commerciali è di circa il 25% del consumo energetico annuo di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata, afferma Rao Mulpuri, CEO di Soladigm.

Il trucco per realizzare finestre elettrocromiche a basso costo sono i materiali giusti e il metodo di produzione più recente, afferma Mulpuri. Le odierne apparecchiature per la deposizione di film sottili, le stesse utilizzate per realizzare display a schermo piatto e pannelli solari a film sottile, sono molto migliori di quelle utilizzate alcuni decenni fa, quando è emerso il concetto di finestra elettrocromica.

Soladigm utilizzerà uno strato elettrocromico a base di ossido di tungsteno per le sue prime finestre. L'ossido di tungsteno può sopportare cicli ripetuti tra stadi ricchi di ioni e privi di ioni, il che lo rende durevole, afferma Delia Milliron , un ricercatore del Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in materiali elettrocromici. Tuttavia, l'uso di ossido di tungsteno può riscaldare una finestra finché non è troppo calda per essere toccata; inoltre non blocca molto bene la luce infrarossa, il che significa che lascia passare molto calore.

Soladigm ha autorizzato la ricerca di LBNL che potrebbe risolvere questi problemi. La ricerca è venuta da Tom Richardson , un ricercatore del dipartimento Advanced Energy Technologies di LBNL che ha trovato nuove alternative all'ossido di tungsteno. In uno, uno strato elettrocromico a base di magnesio reagisce con gli ioni di idrogeno per riflettere la luce. In un altro, una lega di antimonio con materiali come rame o argento viene utilizzata con ioni di litio per fare lo stesso. Gli approcci riflettenti non solo prevengono l'accumulo di calore, ma possono anche controllare con precisione la quantità di luce visibile e nel vicino infrarosso che la finestra blocca, afferma Richardson.

Entrambi gli approcci potrebbero controllare meglio la quantità di calore dal vicino infrarosso, rendendo possibile riscaldare in modo significativo una stanza nelle giornate fredde. Potrebbe esserci un momento in cui desideri che la luce venga bloccata ma desideri che il vicino infrarosso entri. In inverno, vuoi che la luce e il calore riscaldino la casa, quindi avere la possibilità di commutare entrambi o indipendentemente sarà l'ideale, Richardson dice.

La capacità di gestire la quantità di luce e calore che entra in una stanza distingue le finestre elettrocromiche dalle finestre a bassa emissività, o low-E. Le finestre Low-E hanno un rivestimento in ossido di metallo che riflette la luce del vicino infrarosso e consente il passaggio della maggior parte della luce visibile. Queste finestre generalmente costano circa $ 10 per piede quadrato.

Alcuni esperti affermano che l'installazione di finestre elettrocromiche potrebbe costare molto di più rispetto all'installazione di finestre low-E per determinati tipi di edifici. Per realizzare un'intera facciata, dovresti far passare l'elettricità a ciascuna finestra, e questo potrebbe essere proibitivo in termini di costi, afferma Aaron Smith, un ricercatore nel Centro di ricerca sull'illuminazione del Rensselaer Polytechnic Institute. Inoltre, sarebbe più difficile installarli quando si ristrutturano edifici più vecchi.

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