Los edificios son responsables del 40% del consumo de energía y del 36% del total de las emisiones de CO2. Y, como sabemos, las emisiones de CO2 provocan el calentamiento global, la subida del nivel del mar y profundos cambios en los ecosistemas. La sustitución de las zonas de acristalamiento ineficientes de los edificios por ventanas de acristalamiento inteligente energéticamente eficientes tiene un gran potencial para disminuir el consumo de energía, para la iluminación y el control de la temperatura.
En la Universidad de Kassel trabajan en un proyecto para desarrollar un vidrio inteligente.
Nuestro vidrio inteligente se basa en millones de microespejos, invisibles a simple vista, y refleja la luz solar entrante en función de las acciones del usuario, la posición del sol, el día y las estaciones, proporcionando una dirección de la luz personalizada en el interior del edificio.
Harmut Hillmer, Universidad de Kassel (Alemania).
El conjunto de microespejos es inmune al viento, a la limpieza de las ventanas o a cualquier condición meteorológica, ya que se encuentra en el espacio entre los cristales rellenos de gas, como el argón o el criptón. El acristalamiento proporciona calor solar gratuito en invierno y evita el sobrecalentamiento en verano, y permite una saludable luz natural, un enorme ahorro de energía (hasta un 35%), una enorme reducción de CO2 (hasta un 30%) y una reducción del 10% de acero y hormigón en los edificios de gran altura.
Además del problema energético, la iluminación artificial también tiene consecuencias para la salud y el bienestar. Varios estudios han relacionado la iluminación artificial con la falta de concentración, la alta susceptibilidad a las enfermedades, la alteración de los biorritmos y el insomnio. El vidrio inteligente puede reducir la dependencia de la iluminación artificial optimizando la luz natural en una habitación.
Cómo funcionan.
(a) Si no hay ningún usuario en verano, todos los espejos cambian de posición vertical, manteniendo el calor solar en el exterior. Esto ahorra una gran cantidad de energía al minimizar la transferencia de calor.
(b) Una vez que los sensores detectan la presencia del usuario en verano, los espejos superiores se abren y reflejan la luz del día en la zona del techo. La sala se mantiene fresca donde no hay usuarios, ahorrando energía en la climatización. Las partes de la habitación alejadas de la ventana pueden ser iluminadas eficazmente por la luz del día, ahorrando energía en luz artificial.
(c) Si no hay ningún usuario en invierno, todos los espejos se abren y recogen energía reflejando la radiación solar en una pared, actuando como un calentador por radiación. Esto ahorra energía para la calefacción.
(d) Una vez que se detecta la presencia del usuario en invierno, todos los espejos redirigen toda la radiación solar hacia el techo para minimizar el deslumbramiento. Ahora, el techo actúa como un calentador de radiación, ahorrando energía para la calefacción.
Objetivos.
Los actuales acristalamientos inteligentes están optimizados para el invierno o para el verano, y no son capaces de garantizar el ahorro de energía durante todo el año. Se necesita una tecnología inteligente y automática que pueda reaccionar ante el clima local (el día, la estación del año), use la luz solar disponible, regule la luz y la temperatura y ahorre mucha energía.
Las matrices de microespejos MEMS de los investigadores están integradas en el interior del acristalamiento aislante y se accionan mediante un sistema de control electrónico. La orientación de los espejos se controla mediante la tensión entre los respectivos electrodos. Los sensores de movimiento de la habitación detectan el número, la posición y el movimiento de los usuarios en la habitación.
Los resultados incluyen una velocidad de accionamiento mucho mayor, un consumo de energía 40 veces menor que los conceptos electrocrómicos o de cristal líquido, reflexión en lugar de absorción y neutralidad del color.
Se han realizado pruebas de envejecimiento rápido de la estructura de microespejos para estudiar la fiabilidad y revelaron la sostenibilidad, robustez y larga vida útil de los conjuntos de microespejos, con resultados tan positivos como estos, las ventajas de este vidrio inteligente son evidentes.
Más información: www.spiedigitallibrary.org
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