Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Componentele geamurilor active, care pot regla in mod dinamic radiatia solara incidenta, au un impact simultan asupra mai multor aspecte, cum ar fi confortul termic si vizual, precum si consumul global de energie. Ferestrele electrocromice (EC) in infrarosu (denumite si plasmocromice) permit controlul spectral selectiv al radiatiei solare si raspund eficient cerintelor in continua schimbare in materie de iluminat, incalzire si racire. Acestea asigura filtrarea selectiva a unei cantitati mari de radiatii solare in infrarosu apropiat care trec prin fereastra, blocand astfel cresterea caldurii solare in timpul zilelor toride de vara si lasand-o sa patrunda in timpul perioadelor insorite din sezonul rece, regland in acelasi timp in mod independent cantitatea de lumina naturala. Prin evaluarea unor parametri-cheie precum transmitanta luminoasa (TLUM), transmitanta solara (TSOL) si coeficientul total de castig de caldura solara (valoarea g) devine posibila o evaluare a performantei geamurilor inteligente care utilizeaza aceasta tehnologie.

 

Se preconizeaza ca sectorul constructiilor, care reprezinta aproximativ 20% din consumul global de energie primara, va inregistra o crestere semnificativa din cauza majorarii populatiei si modificarii standardelor de viata. Necesarul de energie pentru incalzire, racire si iluminat contribuie in principal la aceasta dinamica. In contextul dat, sistemele inteligente de geamuri au aparut ca o tehnologie esentiala pentru a spori eficienta energetica si economiile de costuri. "Fereastra viitorului" este preconizata sa treaca de la statutul actual de "punct vulnerabil" in ceea ce priveste transferul termic, la o unitate multifunctionala cu proprietati adaptabile. Aceste solutii revolutionare ar trebui sa se integreze perfect in sistemele de control al climei si de iluminat ale cladirii. Componentele active ale geamurilor, care pot modula radiatia solara, sunt deosebit de importante in ecuatia respectiva. In ceea ce priveste modelele "plasmocromice" (PLSMC), care utilizeaza nanocristale semiconductoare transparente pe baza de plasma ca straturi active, ofera o solutie la limitarile tehnice actuale. Aceste materiale, care permit reglarea fina a proprietatilor lor optice, au fost dezvoltate si implementate de diverse grupuri de cercetare, tehnologia permitand crearea de structuri inteligente de anvelopare a cladirilor, care se pot adapta dinamic la conditiile externe si interne, integrandu-se cu o platforma "Internet of Things" (IoT) pentru un control optimizat. Cercetari recente au dezvaluit caracteristicile unice de control solar ale acestor sisteme in regiunea infrarosu apropiat (NIR) care, in principiu, pot oferi o modulare independenta a transmitantei optice a unei ferestre in doua intervale spectrale distincte - si anume spectrul vizibil (VIS) si NIR. Un pachet vitrat PLSMC este laminat pe partea interioara a geamului exterior. In faza de circuit deschis (OCP), denumita si "starea calda", dispozitivul permite atat radiatia VIS, cat si NIR in cladire. Atunci cand se aplica o polarizare negativa scazuta/ moderata, dispozitivul aflat in "stare rece" blocheaza selectiv radiatiile NIR, mentinand in acelasi timp transparenta VIS. La potentiale negative mai mari, radiatia de intrare este filtrata in intregul spectru solar, creand o "stare intunecata", care combina oprirea completa a radiatiei NIR insotita de o colorare in nuanta de albastru intens. 

 

Specialistii au investigat mai ales capacitatile ferestrelor (EC) in infrarosu apropiat sau plasmocromice de a controla in mod dinamic radiatia solara de intrare, vizand impactul acestora asupra confortului termic si vizual, precum si asupra consumului de energie. Cercetarile au integrat o combinatie de proceduri experimentale si de modelare computerizata, nu numai pentru a evalua eficacitatea modulelor PLSMC in diferite conditii de mediu, ci si pentru a estima influenta acestora asupra performantei energetice si a mediului interior al cladirilor. Studiile s-au desfasurat pe parcursul mai multor etape, organizate metodic, incluzand proiectare si crearea de prototipuri, caracterizarea si analiza performantei, precum si evaluarea detaliata a proprietatilor optice si termice ale modulelor PLSMC, simularea computerizata si dezvoltarea strategiei de control, integrarea si evaluarea in contextul cladirilor reale. Un aspect esential pentru industrializarea viabila a acestei tehnologii consta in punerea in aplicare a unui proces de fabricatie "usor scalabil", bazat pe depunerea de la rola la rola a cernelurilor PLSMC. Dezvoltarea acestor materiale de acoperire a vitrajelor presupune, printre altele, optimizarea vascozitatii, concentratiei si impactului asupra mediului al solventilor si aditivilor. Un alt aspect-cheie se refera la dezvoltarea de membrane independente conductoare de ioni (sau folii electrolitice) care sa poata fi laminate la scara industriala. In general, optimizarea arhitecturii si a procedurii de fabricare a modulelor PLSMC pentru suprafete mari ramane o provocare majora. Acest produse au o structura de tip sandwich, ce cuprinde un oxid conductor transparent (TCO) depus pe o prima placa de sticla, un electrod PLSMC activ, un conductor ionic solid, un contraelectrod si un alt strat de TCO depus pe o a doua foaie de sticla. Procesul de fabricatie consta in patru etape: depunerea cernelii pe sticla conductoare transparenta prin metodologia serigrafiei (atat cernelurile PLSMC, cat si cele pentru contraelectrod) si uscarea la 180 ⁰C prin radiatie IR; sinterizarea termica a filmelor la 450 ⁰C; depunerea electrolitilor-gel; laminarea modulelor PLSMC. Electrozii nanostructurati activi si pasivi se produc prin serigrafierea si tratamentul termic ulterior al pastelor vascoase care contin nanocristale de oxid metalic. Expertii au implementat o configuratie care utilizeaza straturi de oxid de tungsten si oxid de ceriu, intercalate cu un electrolit litiu-ion. La aplicarea unui potential extern, ionii de litiu migreaza catre stratul de WOx, inducand o modificare a structurii cristaline a acestuia, ce afecteaza in mod direct proprietatile optice ale materialului, in special spectrele sale de absorbtie. Concomitent, stratul de oxid de ceriu nu numai ca actioneaza ca un contraelectrod, ajutand la procesul de migrare a ionilor, dar contribuie si la stabilitatea sistemului. O precizare importanta este aceea ca stratul de oxid de ceriu ofera efecte de memorie, asigurand pastrarea starilor optice stationare distincte pe care le poate adopta dispozitivul. Inversarea potentialului face ca ionii de litiu sa paraseasca matricea WOx, readucand dispozitivul la caracteristicile sale optice initiale.

 

Potentialul geamurilor dinamice cu proprietati extinse de control solar este evident chiar si pentru cei mai sceptici observatori. Cu toate acestea, eficacitatea sistemelor inteligente de geamuri EC depinde in mare masura de functionalitatile de reglare automata ale acestora, subliniindu-se importanta adoptarii unor strategii avansate de control pentru a exploata pe deplin potentialul acestora. Strategiile de control pe baza de reguli reprezinta sunt algoritmii cel mai frecvent utilizati pentru gestionarea sistemelor de geamuri active. Aceste strategii sunt concepute pentru a declansa actiuni de control specifice atunci cand sunt indeplinite anumite conditii. Cele mai des utilizate variabile de comanda includ temperatura interioara, temperatura exterioara, radiatia solara, iluminanta, cerintele de incalzire sau racire si nivelurile de ocupare. Anumite strategii de control se pot potrivi foarte bine cu prerogativele extinse de control solar ale geamurilor PLSMC, deoarece selectivitatea spectrala ar permite un echilibru mai fin intre nevoile (adesea competitive) de lumina naturala si temperatura optima din interior. Acest avantaj-cheie al sistemelor PLSMC in raport cu sistemele EC "traditionale" poate fi exploatat cu ajutorul unui algoritm avansat, capabil sa regleze in mod independent transmitanta luminoasa si valoarea g. De exemplu, prin combinatia a doi algoritmi rezulta o strategie care cuprinde 36 de stari optice distincte (in comparatie cu cele 8 stari disponibile cu un sistem EC traditional), identificate printr-o combinatie unica a celor doi parametri mentionati anterior. Abordarea poate, in principiu, sa tina seama de variatiile sezoniere ale intensitatii radiatiei si ale unghiului de incidenta, precum si de schimbarile meteorologice cotidiene. De exemplu, intr-o zi calda de vara cu iradiere solara ridicata, sistemul ar putea declansa o stare care sa reduca castigul de caldura solara, mentinand in acelasi timp o lumina naturala adecvata. Dimpotriva, intr-o zi de iarna rece, dar insorita, sistemul ar putea permite un castig mai mare de caldura solara, controland in acelasi timp nivelurile de luminozitate. 

 

In concluzie, se poate afirma ca geamurile termoizolante care integreaza tehnologia PLSMC au, intr-adevar, un mare potential in ceea ce priveste capacitatea de a modula sarcinile solare si lumina vizibila dincolo de ceea ce se poate realiza in prezent cu dispozitivele EC cu stare solida completa. Ele exercita un impact asupra consumului total de energie al cladirii (iluminat, racire si incalzire) si asupra confortului ocupantilor. Eforturile viitoare se vor concentra pe imbunatatirea materialelor PLSMC si pe proiectarea modulelor. Selectivitatea spectrala poate fi sporita utilizand materiale electroactive alternative, care se aliniaza spectrului de normalizare a ochiului uman. Aspectul albastru vizibil in "starea intunecata" poate fi ajustat pentru o mai buna neutralitate a culorilor. Etapele urmatoare vor evalua acest potential si vor urmari optimizarea controlului, reducerea consumului de energie in cladiri si a disconfortului ocupantilor. Separarea intervalelor NIR si VIS faciliteaza strategii de control superioare, un concept neexplorat pana in prezent. Aceasta separare incurajeaza dezvoltarea de noi strategii de control, care iau in considerare in mod independent toate elementele vizate, simplificand sistemul de control si imbunatatind influenta mediului interior.