Finestre “intelligenti” dal punto di vista energetico nei climi caldi, capaci di bloccare il calore riducendo la temperatura degli ambienti interni di circa 5-7 gradi, facendo passare al contempo tutta la luce visibile con qualunque angolazione dei raggi solari.
Per ora sono solo prove di laboratorio, ma in futuro potrebbero essere utilizzate nell’edilizia come materiali innovativi ed efficienti.
In attesa di capire se questa soluzione prenderà piede, vediamo cosa hanno scoperto i ricercatori dell’Università di Notre Dame in Francia, nello studio intitolato “Wide-angle spectral filter for energy-saving windows designed by quantum annealing-enhanced active learning”, pubblicato su Cell Reports Physical Science (link in basso).
Il vantaggio della nuova tecnologia è eliminare buona parte del calore indesiderato trasmesso dalle finestre, senza però oscurare le stanze.
Grazie a uno speciale rivestimento i ricercatori sono riusciti a bloccare la luce ultravioletta e infrarossa che genera calore, lasciando passare la luce visibile, indipendentemente dall’angolazione del sole.
Il rivestimento può essere incorporato su finestre o finestrini di automobili esistenti e può ridurre i costi per il raffreddamento con l’aria condizionata di oltre un terzo nei climi caldi.
“L’angolo tra la luce del sole e la finestra cambia continuamente”, ha affermato Tengfei Luo, professore di studi energetici presso l’Università di Notre Dame e principale autore dello studio. “Il nostro rivestimento mantiene funzionalità ed efficienza qualunque sia la posizione del sole nel cielo”.
Le soluzioni descritte in molti studi recenti, si spiega, si riferiscono a filtri ottimizzati per la luce che entra in una stanza con un angolo di 90 gradi; eppure, nelle ore più calde della giornata (intorno a mezzogiorno), i raggi solari hanno angoli obliqui.
Luo e il suo socio post-dottorato Seongmin Kim avevano fabbricato un rivestimento trasparente per finestre sovrapponendo strati ultrasottili di silice, allumina e ossido di titanio su una base di vetro; poi hanno aggiunto un polimero di silicio di un micrometro per migliorare il potere di raffreddamento della struttura, riflettendo la radiazione termica attraverso la finestra nello spazio esterno.
A quel punto, era necessaria un’ulteriore ottimizzazione dell’ordine degli strati, per garantire che il filtro potesse “lavorare” con più angoli di luce solare.
Tuttavia, un approccio per tentativi ed errori non era pratico, dato l’immenso numero di combinazioni possibili. Quindi per trovare la configurazione ottimale – quella che massimizza la trasmissione della luce visibile riducendo al minimo il passaggio delle lunghezze d’onda che producono calore – il team ha utilizzato il calcolo quantistico e ha convalidato i risultati sperimentalmente.
Il loro modello ha prodotto un rivestimento che mantiene la trasparenza e riduce la temperatura da 5,4 a 7,2 gradi Celsius in una stanza modello, anche quando la luce è trasmessa da differenti angoli.
Lo schema di apprendimento attivo e il calcolo quantistico sviluppato per creare questo rivestimento, concludono i ricercatori, può essere utilizzato per progettare un’ampia gamma di materiali con proprietà complesse.
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