Geliştirilen cam hem sıcak hem de soğuk mevsimlerde yılda ~330.000 kWh’den daha az enerji tüketerek %9,5’e varan tasarruf sağlıyor.
Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi’ndeki (NTU Singapur) bir grup bilim insanı tarafından yönetilen dünya çapındaki bir çalışmada, bir cam pencere paneli üzerine kaplandığında, dünyanın farklı iklim bölgelerindeki odaları ısıtmak veya soğutmak için etkili bir şekilde kendi kendine adapte olabilen ve enerji kullanımını kesebilen bir malzeme geliştirildi. NTU araştırmacıları tarafından geliştirilen ve Science dergisinde yayınlanan türünün ilk örneği olan cam, ısıtma ve soğutma arasında geçiş yaparak değişen sıcaklıklara otomatik olarak yanıt veriyor.
Kendinden uyarlamalı cam, ısıtma ve soğutmayı aynı anda modüle edebilen benzersiz bir yapı oluşturmak için vanadyum dioksit nanoparçacık kompozit katmanları, pleksi (polimetilmetakrilat) ve düşük emisyonlu kaplama kullanılarak geliştirildi. Elektrikli bileşenlere sahip olmayan cam, ısıtma ve soğutma işlemleri için güneş ışığı spektrumlarından yararlanarak çalışıyor. Yaz aylarında cam, güneş enerjisiyle ısıtmayı gerçekleştirirken, odayı soğutmak için ısının yüzeyler aracılığıyla yaydığı soğuk havadan yararlanıyor. Kışın ise odayı ısıtmak için tam tersini yapıyor.
Sonuçları görselleştirmek için bir kızılötesi kamera kullanılan laboratuvar testlerinde cam, çeşitli koşullarda oda sıcaklığı -70°C’nin üzerindeyken, kontrollü bir miktarda ısı yayılmasına izin vererek değişen hava koşullarına dinamik olarak tepki verme yeteneğini kanıtladı.
Pencereler, bir binanın tasarımındaki temel bileşenlerden biridir, ancak aynı zamanda enerji açısından en az verimli ve en karmaşık kısımlardır. Yalnızca ABD’deki Enerji Bakanlığı’ndan sağlanan verilere dayalı bir tahmine göre, binalardaki pencerelerle ilişkili enerji tüketimi (ısıtma ve soğutma), her yıl toplam birincil enerji kullanımının yaklaşık %4’ünü oluşturmaktadır. Başka yerlerdeki bilim insanları, bu enerji talebini hafifletmek ve ısı transferini önlemek için düşük emisyonlu kaplamalar ve güneş iletimini renklendirilerek odaya giren elektrokromik cam kullanmak gibi sürdürülebilir yenilikler geliştirirken, çözümlerin hiçbiri hem ısıtma hem de soğutmayı aynı zamanda modüle edemedi.
Çalışmanın baş araştırmacısı Dr. Long Yi, günümüzde enerji tasarrufu sağlayan pencerelerin çoğunun görünür ve yakın kızılötesi güneş ışığının neden olduğu güneş ısısı kazanımının bir kısmını ele aldığını belirtti. Diğer araştırmacıların genellikle uzun dalga boyundaki kızılötesindeki ışınımsal soğutmayı gözden kaçırdıklarını, bu nedenle duvarlarda ve çatılarda ışınımla soğutmaya odaklanan yenilikler kullanıldığında, bu işlevin kış aylarında istenmeyen bir hal aldığını söyledi. Long Yi, ekibinin ilk kez her iki dalga boyuna da olumlu tepki verebilen, yani her mevsimde değişen bir sıcaklığa tepki vermek için sürekli olarak kendi kendine ayarlanabilen bir cam ortaya çıkardığını dile getirdi.
Bu özelliklerin bir sonucu olarak, NTU araştırma ekibi, yeniliklerinin binalarda enerji tasarrufu sağlamak için uygun bir yol sunduğuna inanıyor çünkü işlev görmek için herhangi bir hareketli bileşene, elektrik mekanizmasına veya engelleyici görüşlere ihtiyaç bulunmuyor.
