Intelligent glasbeläggning för att hålla byggnader svala
Fraunhofer-forskare har utvecklat en smart beläggning för fönster som mörknar i solen. Detta använder elektrokroma och termokroma material som reagerar elektriskt och termiskt. I byggnader med stora glasgardinväggar kan det förhindra att rummen blir överhettade på grund av solstrålning, vilket minskar behovet av energiintensiva luftkonditioneringsapparater.
Byggbranschen är en av de största utsläpparna av växthusgaser. Enligt uppgifter från den tyska miljöbyrån står byggnader för cirka 30 % av landets CO2-utsläpp och 35 % av dess energiförbrukning. Byggnader med stora glasgardinväggar och tak är särskilt problematiska, till exempel kontorsbyggnader som dominerar moderna städer. De blir varma i solen, särskilt på sommaren. Men användningen av persienner och jalusier för att ge skugga är i allmänhet inte välkommen, eftersom de minskar den estetiska känslan av glaset och stör utsidans syn. Istället används luftkonditionering internt för kylning, vilket kräver mycket kraft och ökar byggnadens koldioxidavtryck.
Fraunhofer Silicate Research Institute (ISC) i Wiltsburg och Fraunhofer Organic Electron, Electron Beam and Plasma Technology FEP Institute i Dresden har utvecklat en komplex lösning för att lösa detta problem. I Switch2Save-projektet har forskare studerat den transparenta beläggningen av fönster och glasgardinväggar med elektrokroma och termokroma material. Dessa lägger till en variabel, transparent mörk ton på utsidan av fönstret för att hålla rummet svalt. Fraunhofer-institutet har samarbetat med universitet och industripartner i sex EU-länder för att genomföra detta EU-finansierade forskningsprojekt.
Den elektrokroma beläggningen är belagd på en transparent ledande film och kan sedan "öppnas". Att applicera spänning utlöser överföringen av joner och elektroner, vilket gör beläggningen mörkare och färgar fönstren. Å andra sidan spelar den termokroma beläggningen en roll. Dr. Marco Schott, chef för Fraunhofer ISCs team för elektrokroma system, förklarade att när en viss omgivningstemperatur uppnås kommer det att reflektera solens värmestrålning.
Med elektrokroma element kan sensorer användas för att mäta faktorer som ljusstyrka och temperatur, och skicka resultaten till styrsystemet. Detta kommer att styra filmen att skicka ström- eller spänningspulser, och triggerfönstret blir mörkt. Närhelst temperaturen eller ljusstyrkan blir för hög kommer glasytan gradvis att mörkna. Detta förhindrar att rummen överhettas och minskar behovet av luftkonditionering, vilket är särskilt användbart i soliga klimat och byggnader med stora glasgardinväggar. Det kan också spela rollen som antireflexskydd under soliga dagar. Fönstren kommer att förbli ljusa på molniga dagar och på natten.
Fraunhofer-forskare funderade också på om tekniken är lämplig för dagligt bruk. Fönstren mörknar inte plötsligt, utan gradvis inom några minuter. Short förklarade att energiförbrukningen är mycket låg. I ett bättre fall behöver den elektrokroma filmen bara ström i omvandlingsprocessen, och en extremt låg spänning är tillräcklig för att starta färgningsprocessen. Termokroma material kräver ingen el alls, utan reagerar passivt på värmen som genereras av solen. De kan användas som komplement till ett omkopplingsbart system eller som ett alternativ som inte kräver en omkopplingsbar lösning.
Switch2Save lovar att spara mycket energi i områden med hög utomhustemperatur (dvs. det södra området) genom att minska användningen av luftkonditioneringssystem eller helt eliminera efterfrågan på luftkonditioneringssystem. Dr. John Fahlteich, koordinator för Switch2Save-projektet och chef för forskningsgruppen för Fraunhofer FEP, förklarade att i de varma regionerna i Europa kan behovet av kyl- och värmeenergi för moderna byggnader minskas med så mycket som 70 %. I de kallare nordliga regionerna är kostnadsbesparingarna inte stora, men systemet kan även här användas som antibländskydd för att förhindra direkt solljus.
I princip ger kombinationen av det elektrokroma skiktet och det termokroma skiktet i kompositfönstret större flexibilitet. Genom att använda den kan arkitekter och utvecklare tillhandahålla personliga lösningar för olika områden och byggnader. Vi installerar denna teknik på barnkliniken på det näst största sjukhuset i Aten, Grekland, och en kontorsbyggnad i Uppsala, Sverige. I båda byggnaderna kommer energiförbrukningen att övervakas och jämföras under hela året före och efter montering av nya fönster. Genom att göra det kan vi visa den faktiska prestandan för Switch2Save-tekniken och fortsätta att testa och förbättra tekniken för olika klimatregioner, sa Fahlteich.
Forskarna tog också upp tillverkningsutmaningar. Elektrokromatisk beläggning appliceras på polymerbaserat filmsubstrat. Å andra sidan använder den termokroma beläggningen ett tunt glassubstrat. Våtkemiska processer och vakuumbeläggningsprocesser används i ekonomiska tillverkningssystem för spole till spole. Därefter lamineras de omkopplingsbara komponenterna på det 4 mm tjocka fönsterglaset under vakuum och integreras sedan i isolerglasenheten. Beläggningsprocessen är också ekonomiskt genomförbar i industriell skala. Elektrokroma och termokroma omkopplingsbara komponenter är bara några hundra mikrometer tjocka, mindre än 500 gram per kvadratmeter. Som ett resultat tillför de nästan ingen vikt till fönstren, vilket innebär att de kan eftermonteras i befintliga byggnader utan att ändra byggnadsstrukturen.
Projektalliansen arbetar för närvarande med att förbättra tekniken ytterligare. Till exempel studerar expertteam hur man kan kombinera elektrokroma och termokroma element i kompositfönster för att bättre utnyttja potentialen i denna teknik. Ytterligare forskningsmål inkluderar att anpassa beläggningen till böjda glasformer och lägga till fler färger till befintliga blå och gråa alternativ.
Målet med Världsuppvärmningen och det europeiska gröna avtalet kommer att avsevärt öka efterfrågan på energibesparande byggnadsteknik under de närmaste åren - det förväntas att 2050 kommer alla byggnader i EU att vara koldioxidneutrala. EU:s Switch2Save-projekt av elektrokroma och termokroma fönster kan ge ett viktigt bidrag till detta
HHG är en professionell glas tillverkare och leverantör av glaslösning inkluderar utbud av härdat glas, laminerat glas, texturerat glas och etsat glas. Med mer än 20 års utveckling finns det två tillverkningslinjer av mönsterglas, två linjer av flottörglas och en linje av restaureringsglas. våra produkter 80% skickas till utlandet, alla våra glasprodukter är strikt kvalitetskontroll och försiktigt förpackade i starkt träfall, se till att du får den bästa glassäkerheten i tid.
Mer detaljer: www.hhglass.com
