Durante la simulazione le finestre intelligenti dello studio hanno generato 8,3 W m2 di potenza con una sola goccia di pioggia
La responsabilità delle superfici trasparenti nel bilancio termico di un edificio è indubbiamente molto rilevante. Dato che l’obiettivo sarà quello di traghettare il comparto verso edifici a Zero Emissioni, l’efficienza di ogni singolo componenti dell’involucro edilizio sarà determinante nel conteggio finale del fabbisogno termico. Con la finalità di migliorare anche le prestazioni delle superfici vetrate, negli ultimi anni si sono moltiplicate le ricerche rivolte allo sviluppo di finestre intelligenti, finestre adattive, pellicole elettrocromiche, fino ad arrivare alle smart windows capaci di comunicare in wireless.
Arriva dall’Università nazionale di Seoul un’innovativa tecnologia multifunzionale che rende le finestre capaci di autoregolare la temperatura interna e, nello stesso tempo, le trasforma in generatori di elettricità sfruttando semplicemente le gocce di pioggia.
Mantenere la massima trasparenza senza ridurre il comfort termico
Il primo obiettivo che si è prefissato il team guidato dal professor Seung Hwan Ko del Dipartimento di Ingegneria meccanica della Seoul National University è stato quello di ridurre il consumo energetico dell’edificio riducendo il fabbisogno. Per farlo si è scelto di produrre una finestra con una struttura a strati di argento e ossido di stagno e indio, materiali con eccellente conduttività elettrica e proprietà ottiche uniche.
In questo modo, durante i mesi più caldi, le finestre intelligenti del progetto coreano, sono in grado di sfruttare il raffreddamento radiativo per abbassare la temperatura interna mantenendo inalterata la trasparenza. Il tutto senza consumo di energia. La tecnologia riduce al minimo l’assorbimento della luce solare che entra all’interno emettendo calore radiante all’esterno per abbassare la temperatura. Il team di ricerca si è concentrato sul consentire solo allo spettro di luce visibile della luce solare di passare attraverso la finestra, riflettendo selettivamente la luce solare nel vicino infrarosso per abbassare le temperature interne e massimizzare il raffreddamento.
Seguendo lo stesso principio, durante i mesi più freddi, la finestra intelligente migliora il comfort interno ed aumenta la temperatura, sfruttando la tecnologia di riscaldamento trasparente capace di rimuovere rapidamente ghiaccio e brina dalle superfici vetrate.
Per farlo sfrutta il sistema di “riscaldamento joule“, la stessa tecnologia che consente alla finestra intelligente di produrre energia dalle gocce di pioggia. Vediamo in che modo.
Produrre energia dall’attrito delle gocce di pioggia sul vetro
Alla base della ricerca del team del professor Ko c’è quella che loro stessi hanno definito “tecnologia di generazione di energia basata sull’elettricità per attrito“. Il sistema genera elettricità quando le gocce di pioggia entrano in contatto con la superficie della finestra nei giorni di pioggia. A questo scopo, è necessario un materiale per elettrodi che ricopra la superficie della finestra e, grazie all’eccellente conduttività elettrica della struttura stratificata a strati di argento e ossido di stagno e indio, la smart window può generare elettricità tramite elettricità per attrito.
Gli elettrodi trasparenti diventano anche “riscaldatori” applicando il famoso “riscaldamento Joule” che elimina brina e ghiaccio. In conclusione, le finestre intelligenti multifunzionali sviluppate dal team di ricerca implementano per la prima volta tre funzioni differenti in un solo elemento architettonico, fornendo un raffreddamento radiativo trasparente nelle giornate di sole, generando energia nelle giornate di pioggia e rimuovendo il ghiaccio nelle giornate fredde.
I risultati delle ricerca
Al termine dello studio, i ricercatori sono riusciti a mantenere una temperatura di circa 7 °C inferiore rispetto alle finestre normali esposte al sole. Mentre, nella simulazione di una giornata di pioggia, le finestre smart hanno generato 8,3 W mq di potenza con una sola goccia di pioggia.
La ricerca ”Energy-saving window for versatile multimode of radiative cooling, energy harvesting, and defrosting functionalities” è stata pubblicata sulla rivista ScienceDirect.