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Una nuova ricerca introduce un design intelligente della finestra adattabile che può riscaldare o raffreddare una casa

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Finestre che superano in astuzia gli elementi

Le finestre intelligenti fabbricate sono mostrate in entrambi gli stati, mostrando che la luce visibile trasmessa cambia molto poco. Credito: Youngblood Photonics Lab

I proprietari di abitazione sanno che il tipo di finestre in una casa contribuisce notevolmente all’efficienza del riscaldamento e del raffreddamento. E questo è un grosso problema: mantenere le temperature interne consuma grandi quantità di energia e rappresenta dal 20 al 40 percento dei bilanci energetici nazionali nei paesi sviluppati.

Una nuova ricerca dell’Università di Pittsburgh e dell’Università di Oxford porta le finestre ad alta efficienza energetica un ulteriore passo avanti proponendo un nuovo design di “finestre intelligenti” che raccoglierebbe l’energia del sole in inverno per riscaldare la casa e rifletterla in estate per mantenerla fresco. Il lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista Fotonica ACS e finanziato come parte della collaborazione EPSRC Wearable and Flexible Technologies.

“La principale innovazione è che queste finestre possono cambiare in base alle esigenze stagionali”, ha spiegato Nathan Youngblood, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso Pitt e primo autore. “In inverno assorbono la luce del sole nel vicino infrarosso e la trasformano in calore per l’interno di un edificio. Nei mesi estivi, il sole può essere riflesso anziché assorbito”.

Il film è costituito da uno stack ottico di materiali di spessore inferiore a 300 nanometri, con uno strato attivo molto sottile costituito da materiali “a cambiamento di fase” in grado di assorbire le lunghezze d’onda invisibili della luce solare ed emetterla sotto forma di calore. Quello stesso materiale può essere “commutato” in modo da allontanare invece quelle lunghezze d’onda della luce.

“È importante sottolineare che la luce visibile viene trasmessa in modo quasi identico in entrambi gli stati, quindi non noteresti il ​​cambiamento nella finestra”, ha osservato Youngblood. “Questa considerazione estetica è fondamentale per l’adozione di tecnologie verdi”.

Il materiale potrebbe anche essere regolato in modo che, ad esempio, il 30 percento del materiale allontani il calore mentre il 70 percento lo assorbe ed emette, consentendo un controllo della temperatura più preciso.

Harish Bhaskaran, professore presso il Dipartimento dei materiali di Oxford, che ha guidato la ricerca e il consorzio WAFT, ha affermato: “Qui, sfruttiamo la regolazione del modo in cui le lunghezze d’onda invisibili vengono trasmesse o riflesse per modulare la temperatura. Queste idee sono state realizzate con l’aiuto del nostro lungo collaborazioni industriali di lunga data, e sono il risultato di una ricerca a lungo termine.”

I ricercatori stimano che l’utilizzo di queste finestre, compresa l’energia necessaria per controllare il film, farebbe risparmiare dal 20 al 34% di consumo energetico annuo rispetto alle finestre con doppi vetri che si trovano tipicamente nelle case.

Per creare e testare i loro prototipi, i ricercatori hanno lavorato con Bodle Technologies, un’azienda specializzata in pellicole riflettenti ultrasottili che possono funzionare come display controllando il colore e la luce, nonché con Eckersley O’Callaghan, un’importante azienda di ingegneria e architettura azienda e Plasma App, una società di film sottili.

“Questo lavoro dimostra un’altra interessante applicazione optoelettronica dei materiali a cambiamento di fase con il potenziale per migliorare significativamente la nostra vita quotidiana”, ha affermato Peiman Hosseini, CEO di Bodle Technologies. “La commercializzazione di pannelli di vetro sintonizzabili low-e basati su PCM ha ancora una serie di sfide significative da superare; tuttavia, questi risultati preliminari dimostrano che la lunga strada di sviluppo da percorrere è certamente giustificata. Credo che questa tecnologia dovrebbe far parte di qualsiasi futuro approccio politico olistico per affrontare il cambiamento climatico”.


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