Las ventanas inteligentes podrían reducir la necesidad de aparatos de aire acondicionado

Las ventanas inteligentes que controlan la cantidad de calor que entra o sale de un edificio pueden reducir la necesidad de unidades de aire acondicionado que consumen mucha energía y ayudar a los esfuerzos por modernizar los edificios europeos para hacerlos más eficientes energéticamente.

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Aproximadamente el 75% de los edificios de la UE son energéticamente ineficientes y los países ahora están buscando modernizar los edificios antiguos para evitar una costosa fuga de calor. Pero a pesar de la capacidad intelectual invertida para hacer que los edificios sean más eficientes energéticamente, el diseño de ventanas no ha utilizado hasta hace poco mucha tecnología moderna, dice Ioannis Papakonstantinou, profesor de nanoingeniería en University College London, Reino Unido. Su proyecto de investigación Intelglazing está utilizando nuevas ideas en nanotecnología y fotónica (la física de la luz) para crear revestimientos de ventanas delgados como nanómetros que aíslan mejor los edificios.

Esto se había intentado antes en la industria, pero todos los esfuerzos anteriores fueron insuficientes: bloquearon muy poca luz solar o eran demasiado costosos de fabricar. "Si comienza a mezclar estos revestimientos (de ventanas) con nanotecnología, puede llevar los límites de rendimiento a niveles mucho más altos", dijo. La tecnología de vidrio Intelglazing consta de dos partes. La primera es una capa microscópicamente delgada de vidrio nanoestructurado con forma de diminutas peinetas que miden menos de un micrómetro (o una milésima de milímetro) de altura. Estas estructuras "nanocomb" se superponen entre sí y dispersan la luz solar, reduciendo el deslumbramiento que entra por la ventana.

La segunda parte es donde las ventanas se vuelven energéticamente eficientes. Aquí, los investigadores están experimentando con un material llamado óxido de vanadio, que puede adherirse a los nanopeines. Este compuesto químico es termocrómico, lo que significa que puede cambiar de color según la temperatura. Por ejemplo, los días calurosos harán que el óxido de vanadio cambie su estructura, lo que hará que se oscurezca y rechace la mayor parte de la luz solar cálida del infrarrojo cercano, mientras que en los días fríos se aclarará y dejará entrar la mayor parte. Los fabricantes pueden aplicar esta capa directamente a las ventanas nuevas como una capa de acristalamiento, o los modernizadores de bricolaje pueden aplicarla a las ventanas viejas como una capa adhesiva de película de polímero. Un beneficio adicional de esto, dice el profesor Papakonstantinou, es que los fabricantes pueden personalizar ventanas o películas con estas capas para encenderlas en un punto de temperatura diferente. "Puede cambiar la composición química del dióxido de vanadio de manera que pueda cambiar a una temperatura más alta o más baja", dijo. "Así que tienes un buen control".

Por ejemplo, las ventanas en el sur de España podrían personalizarse para bloquear la luz solar a una temperatura más baja para evitar que los edificios se calienten durante el día. Del mismo modo, un edificio en el norte de Suecia querrá obtener la mayor cantidad de calor posible del sol, por lo que sus ventanas solo podrían comenzar a bloquear la luz solar a una temperatura más alta.

 

Hidrofóbico

Las ventanas con esta capa de óxido de vanadio y nanocombustibles también son hidrófobas (repelen el agua): la lluvia corre rápidamente por el vidrio y recoge la suciedad en el camino, lo que hace que las ventanas se limpien automáticamente. Esto hace que las ventanas sean más eficientes cuando se utilizan en rascacielos, por ejemplo. El objetivo del proyecto es que sus ventanas reduzcan el uso de energía de las personas en un 25% al ​​bloquear o permitir la luz solar cuando sea necesario, y que sean más de un 50% más eficientes en comparación con la tecnología de ventanas existente en el mercado, ya que no se necesita energía adicional para activar el vanadio. óxido. De hecho, la tecnología de actualización de ventanas ha cambiado drásticamente desde que comenzó el proyecto en 2016, dice el profesor Papakonstantinou. Dice que cuando habló del proyecto por primera vez a mediados de la década de 2010, la nanotecnología en las ventanas era algo inaudito, pero ahora "el campo ha comenzado a crecer".

 

El profesor Per Heiselberg de la Universidad de Aalborg en Dinamarca dice que las discusiones sobre la modernización de edificios han existido durante décadas, aunque el elemento ambiental solo ha sido una prioridad recientemente. "Ha sido el tema durante 40 años, pero, por supuesto, la argumentación ha cambiado", dijo. En la década de 1970, dice que la gente estaba ahorrando energía para no depender de países de Oriente Medio que tenían un oligopolio en el suministro de petróleo. "Ahora el objetivo es reducir las emisiones de carbono y evitar los gases de efecto invernadero". El proyecto ReCO2ST del profesor Heiselberg busca formas de modernizar todas las superficies que envuelven un edificio para que sean más rentables y respetuosas con el medio ambiente.

 

Sistema de ventilación

Una característica central del proyecto es el uso de tecnología de ventanas inteligentes para proporcionar ventilación a los edificios modernizados, donde la instalación de sistemas de ventilación modernos como acondicionadores de aire es difícil o costosa. "(Una ventana suele ser la) parte débil del sobre porque normalmente tiene fugas y no está tan bien aislado", dijo. “Por otro lado, también es donde recibimos algo de calor del sol en nuestros edificios. La idea principal es utilizar ventanas inteligentes tanto para proporcionar una mejor sombra del sol como para suministrar aire fresco al edificio. Esto es especialmente útil para edificios antiguos equipados con ventanas modernas. Dado que estas ventanas modernas son más herméticas, pueden provocar la acumulación de humedad y emisiones en el edificio, lo que podría requerir otra costosa actualización del sistema de ventilación del edificio. "Puede ser difícil, especialmente en edificios antiguos, encontrar espacio para tuberías y sistemas de ventilación para suministrar aire fresco a los espacios, y todos los espacios suelen tener acceso al exterior a través de una ventana", dijo el profesor Heiselberg. 'Sería más rentable si, en lugar de instalar una nueva ventana y un sistema de ventilación, usamos la ventana para suministrar aire fresco, y luego usamos las chimeneas o las chimeneas que tiene en los edificios antiguos para el escape de la aire.' Su idea de ventana inteligente se basa en una investigación realizada en un proyecto anterior de la UE llamado CLIMAWIN.

En su marco de ventana de triple acristalamiento hay un pequeño espacio (alrededor de 5 mm de ancho) en el nivel inferior en el exterior. Este espacio permite que el aire pase entre las capas de acristalamiento de la ventana y sea calentado por la luz solar. Luego ingresa a la habitación a través de una pequeña válvula en la parte superior de la ventana que da al interior del edificio. El resultado es una corriente de aire fresco precalentada a través de la ventana que luego puede salir del edificio a través de otro escape de ventilación. En este momento, el equipo está experimentando con diferentes materiales que pueden almacenar calor latente en las ventanas durante el día y luego liberarlo por la noche, dice el profesor Heiselberg. "Durante un tiempo en el que tenemos sol, podemos recolectarlo y almacenarlo", dijo. "Y luego también tenemos la posibilidad de precalentar el aire en períodos en los que el sol no brilla".

Este material también podría protegerse del sol durante el verano para que en lugar de almacenar calor latente, enfríe el aire que lo atraviesa. Otra idea que se está desarrollando es equipar las ventanas con sensores para saber el momento óptimo para almacenar y liberar calor, y agregar ventiladores en miniatura para controlar la dirección del flujo de aire. "La renovación de edificios se lleva a cabo todo el tiempo porque los componentes tienen una cierta vida útil y deben ser reemplazados", dijo el profesor Heiselberg. "Es importante que cuando hagamos esto, lo hagamos de la manera más eficiente en términos de energía para que no reemplacemos una ventana vieja con una ventana nueva de bajo rendimiento".

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