Jednym z istotniejszych elementów każdego budynku są okna, które pełnią nie tylko funkcję estetyczną, ale również mają wpływ na efektywność energetyczną. Dlatego naukowcy i inżynierowie stale poszukują rozwiązań, które mogą zwiększyć w nich oszczędność energii bez uszczerbku na komforcie.
Owocem tych poszukiwań jest specjalny filtr opracowany przy sowitym wsparciu fizyki kwantowej i uczenia maszynowego. Naukowcy z Uniwersytetu Notre Dame przedstawili przezroczystą powłokę okienną, która przepuszcza światło widzialne, a jednocześnie blokuje wytwarzające ciepło promieniowanie UV i podczerwone. Charakterystyka takich okien sprawia, że szczególnie w krajach o cieplejszym klimacie wydamy zauważalnie mniej na chłodzenie pomieszczeń.
Tradycyjne okna "wpuszczają" do środka pomieszczenia światło widzialne, ale może to być również źródłem problemów, szczególnie w gorące dni. Promieniowanie UV i podczerwone wdzierające się przez szkło nagrzewają pomieszczenia — co negatywnie wpływa na nasze rachunki oraz komfort termiczny. Opracowana powłoka pozwala na redukcję temperatury w pomieszczeniach oraz zmniejszenie zużycia energii, niezależnie od pozycji słońca na niebie.
Technologia ta opiera się na planarnych, wielowarstwowych strukturach fotonicznych, które mają zdolność selektywnego przepuszczania lub odbijania światła w zależności od jego długości fali. W ten sposób owa powłoka świetnie zatrzymuje promieniowanie podczerwone oraz ultrafioletowe, jednocześnie pozwalając na swobodny przepływ światła w spektrum widzialnym dla człowieka.
Naukowcy sięgnęli po dobrodziejstwa machine learningu, co pozwoliło zoptymalizować konfigurację struktur fotonicznych. Taka powłoka zachowuje swoją skuteczność niezależnie od kąta padania promieni słonecznych, co stanowiło dotychczasowe wyzwanie dla tradycyjnych rozwiązań. Przeprowadzone przez zespół z Notre Dame badania wykazały, że wyposażone w taki filtr okna mogą pomóc obniżyć temperaturę w pomieszczeniu o istotne wartości, co sprawia, że są one szczególnie atrakcyjne dla regionów o wysokich temperaturach. Wykonane symulacje energetyczne wykazały natomiast znaczące oszczędności energii w kontekście konieczności ich chłodzenia.
Tego typu filtry z powodzeniem można stosować nie tylko w budynkach, ale również w pojazdach — zyskają na tym kierowcy i podróżni ze względu na wyższy komfort w kabinie i... niższe spalanie. Wszystko dzięki temu, że układ klimatyzacji nie będzie zmuszony pracować bez ustanku w szczególnie słoneczne dni — walcząc z cały czas nagrzewającym się powietrzem wewnątrz auta.
Przed naukowcami teraz do rozwiązania są kwestie związane ze skalowalnością produkcji takich powłok oraz kosztów wdrożenia technologii na szeroką skalę. Nawet w obecnej formie teraz jednak możemy mówić o bardzo istotnej innowacji. Jeśli tylko koszty produkcji takich filtrów nie będą niebotycznie wysokie, wkrótce wszyscy odczujemy różnicę między starszymi typami okien a tymi wyposażonymi już w opracowane filtry. Trzymamy więc kciuki!
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
