Inteligentne okna przyszłością termoregulacji domów

Inteligentne okna termochronowe, poprzez swoje funkcjonalności mogą ograniczać przepływ promieni słonecznych wpadających do domów.

Wraz ze wzrostem globalnego zapotrzebowania na energię, budynki odpowiadają za około 30% do 40% zużycia, głównie w zakresie ogrzewania, chłodzenia i wentylacji.

Okna są istotną częścią problemu bez odpowiedniej termoregulacji powodują utratę temperatury zimą i jej przyrost latem. Zmusza to systemy kontroli temperatury do cięższej pracy, zwiększając zużycie energii i emisje. Rozwiązaniem mogą okazać się inteligentne okna. Zaawansowane okna regulują przepływ ciepła bez poświęcania przejrzystości i naturalnego światła, które są niezbędne dla produktywności i dobrego samopoczucia.

Obecnie najpopularniejszymi inteligentnymi oknami są okna elektrochromowe (EC). Okna zmieniają właściwości w odpowiedzi na prąd elektryczny, stając się nieprzezroczyste lub ciemne, aby blokować światło podczerwone. Zmniejsza to zapotrzebowanie na klimatyzację nawet o 70% w ciepłym klimacie i straty ciepła o około 40% w zimnym klimacie. Rynek okien EC został wyceniony na około 6,6 miliarda dolarów w 2023 roku.

Pomimo swoich zalet, okna EC mają ograniczenia. Wymagają źródła zasilania, co może być trudne w odległych obszarach. Często brakuje im stanów pośrednich, co zmusza ludzi do korzystania ze sztucznego oświetlenia nawet wtedy, gdy wystarczyłoby światło dzienne. Choć są skuteczne w gorącym klimacie, ich zalety są ograniczone w chłodniejszym otoczeniu.

Inną alternatywą są okna fotochromowe. Wykorzystują one materiały takie jak kryształy halogenków srebra, które zabarwiają się w odpowiedzi na światło ultrafioletowe (UV), zapewniając prywatność i blokując szkodliwe promienie UV. Są one jednak drogie i mniej skuteczne w regulowaniu temperatury, a ich wydajność w dużym stopniu zależy od warunków pogodowych.

Nowym rozwiązaniem okzaują się okna termochromowe oferujące reagowanie na zmiany temperatury, eliminując zapotrzebowanie na energię elektryczną. Są tańsze niż okna fotochromowe, blokują promieniowanie UV i mogą stopniowo dostosowywać odcień w zależności od temperatury. Jednak obecne okna termochromowe opierają się na dwutlenku wanadu, który odbija podczerwień tylko w bardzo wysokich temperaturach, co czyni je niepraktycznymi do typowego użytku.

Naukowcy, w tym zespół z University of Exeter, pracują nad ulepszeniem szkła termochromowego, aby odbijało podczerwień w bardziej umiarkowanych temperaturach. Badają również zintegrowane funkcje, takie jak izolacja cieplna dla chłodniejszych klimatów i magazynowanie energii, aby pomóc w ogrzewaniu pomieszczeń, czyniąc te okna użytecznymi przez cały rok.

Postępy w technologii inteligentnych okien pomagają napędzać rynek. Rosnące globalne zapotrzebowanie na wydajne systemy ogrzewania i chłodzenia przyspieszyło badania. Zdolność do regulowania temperatury przy jednoczesnym dopuszczeniu naturalnego światła jest niezbędna zarówno ze względów środowiskowych, jak i zdrowotnych. Ekspozycja na naturalne światło poprawia nastrój, produktywność i jakość snu, dzięki czemu inteligentne okna są cenne w środowiskach biurowych.

Szkło termochromowe może być stosowane nie tylko w budynkach, ale również w samolotach i samochodach, gdzie efektywna regulacja temperatury wnętrza ma wpływa na komfort jazdy kierowcy i pasażerów. Naukowcy rozważają również integrację tych okien z innymi technologiami odnawialnymi w celu stworzenia zrównoważonych inteligentnych budynków.

Okna termochromowe mogą stać się komercyjnie opłacalne w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat. Mają one potencjał do znacznego zmniejszenia zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia. Standardowe mieszkanie w chłodniejszym kraju z pięcioma inteligentnymi oknami może zmniejszyć liczbę potrzebnych grzejników z pięciu do dwóch, czyniąc budynki bardziej energooszczędnymi i zmniejszając ich ślad węglowy.

Przewiduje się, że rynek okien elektrochromowych wzrośnie do prawie 10 miliardów dolarów do 2028 roku. Dzięki ciągłym badaniom i wsparciu politycznemu, kolejna generacja inteligentnych okien będzie bardziej wszechstronna i skuteczna. W szczególności okna termochromowe mogą zwiększyć efektywność energetyczną i zmniejszyć zależność od sztucznej kontroli temperatury, przyczyniając się do walki ze zmianami klimatycznymi. Przyszłość zrównoważonej architektury i zarządzania budynkami staje się rzeczywistością.

Szymon Ślubowski