Szkło samoadaptacyjne pozwoli na zmniejszenie kosztów chłodzenia i ogrzewania

Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang (NTU) w Singapurze opracował materiał, który po nałożeniu na szybę może skutecznie ograniczyć nagrzewanie się pomieszczeń w domu, a w zimie - zmniejszyć straty ciepła. Jego zastosowanie przełoży się na zmniejszenie zużycia energii w gospodarstwach domowych. Powłoka wykorzystuje zjawisko m.in. chłodzenia radiacyjnego.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Przeszklenia są jednym z elementów budynków, wpływających na jego wygląd, ale także efektywności energetyczną. Warunki Techniczne 2021 zaostrzyły wymogi dotyczące izolacyjności okien, co przekłada się na konieczność stosowania cięższych potrójnych szyb, a więc także mocniejszych i głębszych ram - okna trzyszybowe są już dziś standardem w nowym budownictwie. Kluczowy jest także współczynnik przenikania ciepła, który informuje, z jaką intensywnością ciepło ucieka przez przegrodę (W/(m2·K) - im niższa jest wartość U, tym lepsza izolacyjność. Od 31 grudnia 2020 roku współczynnik U dla okien fasadowych, drzwi tarasowych i balkonowych oraz przeszkleń stałych (nieotwieranych) obniżono z 1,1 do 0,9 W/(m2·K). Dla okien dachowych współczynnik obniżono z poziomu 1,3 do 1,1 W/(m2·K).

Dodatkowa nakładka zwiększy energooszczędność budynków

Naukowcy z NTU opracowali specjalną nakładkę na okna, która może samoczynnie dostosowywać się do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń w różnych strefach klimatycznych na świecie, pomagając w ten sposób zmniejszyć zużycie energii w budynkach. Opracowane przez naukowców i opisane w czasopiśmie naukowym Science, pierwsze w swoim rodzaju szkło automatycznie reaguje na zmiany temperatury, “przełączając się” pomiędzy ogrzewaniem i chłodzeniem.

Szkło samoadaptacyjne zostało opracowane przy użyciu warstw kompozytu nanocząsteczek dwutlenku wanadu, polimetakrylanu metylu (PMMA) oraz powłoki o niskiej emisyjności, tworząc unikalną strukturę, która może modulować ogrzewanie i chłodzenie jednocześnie.

Nowo opracowane szkło nie posiada elementów elektrycznych, działa poprzez wykorzystanie spektrum światła odpowiedzialnego za ogrzewanie i chłodzenie. W lecie szkło tłumi ogrzewanie słoneczne (światło bliskiej podczerwieni), jednocześnie zwiększając chłodzenie radiacyjne (długofalowa podczerwień) - jest to naturalne zjawisko polegające na emitowaniu ciepła przez powierzchnię w kierunku zimnej przestrzeni - w celu schłodzenia pomieszczenia. W zimie działa odwrotnie, “ogrzewając” pomieszczenie.

Szansa dla chłodzenia radiacyjnego w budownictwie

Coraz większym zainteresowaniem cieszą się ekologiczne, naturalne sposoby pozyskiwania energii do chłodzenia budynków. Wśród nich jest chłodzenie radiacyjne. Zjawisko polega na obniżaniu temperatury danego ciała poniżej temperatury otaczającego powietrza na skutek intensywnego wypromieniowania ciepła do atmosfery. Najintensywniejsze chłodzenie radiacyjne dotyczy płaszczyzn poziomych, np. gruntu, i występuje w nocy w warunkach bezchmurnego nieba. Wynika to z faktu, że do płaszczyzny poziomej dociera najmniejsze promieniowanie długofalowe atmosfery stanowiące rekompensatę dla wypromieniowania ciepła przez tę płaszczyznę. 

Chłodzenie radiacyjne jest pasywnym sposobem pozyskiwania chłodu do chłodzenia budynków. Jest przeciwieństwem rozpowszechnionego mechanizmu pozyskiwania ciepła z promieniowaniem słonecznym w kolektorach słonecznych. Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej Wojciech Cepiński i Piotr Jadwiszczak przekonują, że interesującym rozwiązaniem jest połączenie w jednej płaszczyźnie kolektora słonecznego i panelu radiacyjnego. Takie rozwiązanie pozwoliłoby na pozyskanie ciepła jako kolektor słoneczny w dzień, a w nocy na wytwarzanie chłodu przez wykorzystanie chłodzenia radiacyjnego. Poprawiłoby to także rentowność inwestycji i wykorzystanie powierzchni dachu naszego domu.

Źródło: NTU, BudujemyDom.pl, Eko-dok.pl

Zobacz również