Jendela pintar dapat mengurangi kebutuhan akan AC yang haus energi
HI-Tech

Jendela pintar dapat mengurangi kebutuhan akan AC yang haus energi


Jendela pintar yang menggelapkan atau mencerahkan sesuai suhu untuk mengontrol jumlah panas yang masuk ke dalam gedung dapat mengurangi kebutuhan AC yang boros energi. Kredit: Isaac Benhesed / Unsplash

Jendela pintar yang mengontrol jumlah panas yang masuk atau keluar gedung dapat mengurangi kebutuhan unit pendingin udara intensif energi dan membantu upaya retrofit bangunan Eropa agar lebih hemat energi.

Kira-kira 75% bangunan UE tidak efisien energi dan negara-negara sekarang mencari retrofit bangunan tua untuk mencegah kebocoran panas yang merugikan. Namun terlepas dari kekuatan otak yang diinvestasikan untuk membuat bangunan lebih hemat energi, desain jendela hingga saat ini tidak menggunakan banyak teknologi modern, kata Ioannis Papakonstantinou, profesor rekayasa nano di University College London, Inggris.

Proyek penelitiannya Intelglazing menggunakan ide-ide baru dalam nanoteknologi dan fotonik (fisika cahaya) untuk membuat pelapis jendela setipis nanometer yang mengisolasi bangunan dengan lebih baik.

Ini telah dicoba sebelumnya dalam industri, tetapi semua upaya sebelumnya gagal — mereka menghalangi terlalu sedikit sinar matahari atau terlalu mahal untuk dibuat.

“Jika Anda mulai memadukan lapisan (jendela) ini dengan nanoteknologi, maka Anda dapat mendorong batas kinerja ke tingkat yang jauh lebih tinggi,” katanya.

Teknologi kaca Intelglazing memiliki dua bagian. Yang pertama adalah lapisan tipis kaca berstruktur nano berbentuk seperti sisir rambut kecil yang tingginya kurang dari satu mikrometer (atau seperseribu milimeter). Struktur ‘bom nano’ ini tumpang tindih satu sama lain dan menyebarkan sinar matahari, mengurangi silau yang masuk melalui jendela.

Bagian kedua adalah di mana jendela menjadi hemat energi. Di sini para peneliti sedang bereksperimen dengan bahan yang disebut vanadium oksida, yang dapat menempel pada nanocombs. Senyawa kimia ini bersifat termokromik — artinya dapat berubah warna tergantung suhu. Misalnya, hari-hari yang panas akan menyebabkan vanadium oksida mengubah strukturnya, menyebabkannya menjadi gelap dan menolak sebagian besar pemanasan sinar matahari inframerah-dekat, sedangkan pada hari-hari yang dingin ia akan mencerahkan dan membiarkan sebagian besar masuk.

Produsen dapat menerapkan lapisan ini langsung ke jendela baru sebagai lapisan kaca, atau perkuatan buatan sendiri dapat menerapkannya ke jendela lama sebagai lapisan perekat film polimer. Manfaat tambahan dari ini, kata Prof. Papakonstantinou, adalah bahwa pabrikan dapat menyesuaikan jendela atau film dengan lapisan ini untuk diaktifkan pada titik suhu yang berbeda.

“Anda dapat mengubah komposisi kimia vanadium dioksida sedemikian rupa sehingga dapat berubah pada suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah,” katanya. “Jadi, Anda memiliki kendali yang cukup baik.” Misalnya, jendela di Spanyol selatan dapat disesuaikan untuk menghalangi sinar matahari pada suhu yang lebih rendah untuk mencegah bangunan menjadi hangat di siang hari. Demikian pula, sebuah bangunan di Swedia bagian utara ingin mendapatkan kehangatan dari matahari sebanyak mungkin, sehingga jendelanya hanya bisa mulai menghalangi sinar matahari pada suhu yang lebih tinggi.

Hidrofobik

Jendela dengan lapisan nanocomb-vanadium oksida juga bersifat hidrofobik (anti air) – hujan dengan cepat mengalir dari kaca dan mengambil kotoran di sepanjang jalan, membuat jendela membersihkan sendiri. Ini membuat jendela lebih efisien saat digunakan di gedung pencakar langit, misalnya.

Tujuan proyek adalah agar jendela mereka dapat mengurangi penggunaan energi masyarakat sebesar 25% dengan memblokir atau membiarkan sinar matahari saat dibutuhkan, dan lebih dari 50% lebih efisien dibandingkan dengan teknologi jendela yang ada di pasaran, karena tidak diperlukan energi ekstra untuk mengaktifkan vanadium. oksida.

Faktanya, teknologi perkuatan jendela telah berubah secara drastis sejak proyek dimulai pada tahun 2016, kata Prof. Papakonstantinou. Dia mengatakan ketika dia pertama kali membahas proyek tersebut pada pertengahan 2010-an, nanoteknologi di jendela belum pernah terdengar tetapi sekarang ‘lapangan telah mulai berkembang pesat. ”

Profesor Per Heiselberg dari Universitas Aalborg di Denmark mengatakan bahwa diskusi tentang perkuatan gedung telah ada selama beberapa dekade, meskipun elemen lingkungan baru-baru ini menjadi prioritas.

“Sudah 40 tahun menjadi topik, tapi tentu saja argumentasi berubah,” ujarnya. Pada tahun 1970-an, dia mengatakan bahwa orang-orang menghemat energi agar tidak bergantung pada negara-negara di Timur Tengah yang memiliki oligopoli atas pasokan minyak. “Sekarang fokusnya adalah mengurangi emisi karbon Anda dan menghindari gas rumah kaca.”

Proyek ReCO2ST Prof Heiselberg sedang mencari cara untuk memperbaiki setiap permukaan yang menyelimuti sebuah bangunan agar lebih hemat biaya dan ramah lingkungan.

Sistem ventilasi

Fitur utama dari proyek ini adalah menggunakan teknologi jendela pintar untuk menyediakan ventilasi bagi bangunan yang dipasang, di mana pemasangan sistem ventilasi modern seperti AC sulit atau mahal. ‘(Biasanya jendela adalah) bagian lemah dari amplop karena biasanya bocor dan tidak terisolasi dengan baik, “katanya.” Di sisi lain, itu juga tempat kita mendapatkan panas dari matahari ke dalam gedung kita.

Ide utamanya adalah menggunakan jendela pintar untuk memberikan keteduhan yang lebih baik dari matahari dan memasok udara segar ke dalam gedung. Ini sangat berguna untuk bangunan tua yang dilengkapi dengan jendela modern. Karena jendela modern ini lebih kedap udara, maka dapat menyebabkan kelembapan dan emisi menumpuk di dalam gedung, yang mungkin memerlukan retrofit sistem ventilasi gedung yang mahal.

“Mungkin sulit — terutama di gedung-gedung tua — untuk menemukan ruang untuk pipa dan sistem ventilasi untuk memasok udara segar ke dalam ruangan — dan semua ruang biasanya memiliki akses ke luar melalui jendela,” kata Prof. Heiselberg.

“Akan lebih hemat biaya jika, alih-alih memasang jendela baru dan sistem ventilasi, kami menggunakan jendela untuk memasok udara segar, dan kemudian kami menggunakan cerobong asap atau cerobong asap yang Anda miliki di gedung tua untuk pembuangan udara.”

Ide jendela pintar mereka didasarkan pada penelitian yang dilakukan di proyek Uni Eropa sebelumnya yang disebut CLIMAWIN. Pada bingkai jendela kaca tiga kali lipat ada celah kecil (lebar sekitar 5mm) di bagian bawah bagian luar. Celah ini memungkinkan udara masuk di antara lapisan kaca jendela dan dihangatkan oleh sinar matahari. Kemudian memasuki ruangan melalui katup kecil di bagian atas jendela yang menghadap ke dalam gedung.

Hasilnya adalah hembusan udara segar yang dipanaskan sebelumnya melalui jendela yang kemudian dapat keluar dari bangunan melalui pembuangan ventilasi lain.

Saat ini tim sedang bereksperimen dengan bahan berbeda yang dapat menyimpan panas laten di jendela pada siang hari dan kemudian melepaskannya pada malam hari, kata Prof. Heiselberg. “Selama ada sinar matahari, kami bisa mengumpulkan dan menyimpannya,” katanya. “Dan kemudian kami juga memiliki kemungkinan untuk memanaskan udara pada periode di mana matahari tidak bersinar.”

Bahan ini juga bisa terlindung dari matahari selama musim panas sehingga alih-alih menyimpan panas laten, justru mendinginkan udara yang melewatinya. Ide lain yang sedang dikembangkan adalah memasang jendela dengan sensor untuk mengetahui waktu optimal untuk menyimpan dan melepaskan panas, dan menambahkan kipas miniatur untuk mengontrol arah aliran udara.

“Renovasi gedung dilakukan sepanjang waktu karena komponen memiliki masa pakai tertentu dan perlu diganti,” kata Prof. Heiselberg. “Penting bahwa saat kami melakukan ini, kami melakukannya dengan cara yang paling hemat energi sehingga kami tidak mengganti jendela lama dengan jendela baru yang berkinerja buruk.”


Teknologi jendela pintar yang secara otomatis berubah warna oleh sinar matahari


Informasi lebih lanjut:
Horizon: Majalah Riset dan Inovasi Uni Eropa

Disediakan oleh Horizon: Majalah Riset & Inovasi Uni Eropa

Kutipan: Jendela pintar dapat mengurangi kebutuhan akan AC yang haus energi (2021, 11 Maret), diakses pada 11 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-smart-windows-energy-hungry-air-conditioners. html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Keluaran SGP