Permintaan energi global Angka ini terus meningkat seiring dengan pertumbuhan kota, kemajuan teknologi, dan perkembangan industri. Bangunan-bangunan itu berbaikan sekitar 30%-40% dari total tersebut, bahkan lebih banyak dibandingkan industri atau transportasi. Hal ini sebagian besar berasal dari sistem pemanas, pendingin, dan ventilasi, dengan AC yang mengonsumsi energi paling banyak.
Windows adalah bagian besar dari masalahnya. Mereka membiarkan panas keluar di musim dingin dan masuk di musim panas, memaksa sistem suhu mengonsumsi lebih banyak energi dan meningkatkan emisi. Tantangannya adalah mengendalikan perpindahan panas ini tanpa mengurangi transparansi jendela dan jumlah cahaya alami yang masuk, yang keduanya penting bagi kesejahteraan manusia. kesejahteraan Dan produktivitas.
Jawabannya adalah jendela pintar. Sebagian besar versi saat ini Di pasaran ada yang disebut elektrokromik (EC), yaitu bekerja dengan mengalirkan listrik hanya dengan satu sentuhan tombol pada lapisan partikel atau kristal di dalam kaca.
Hal ini menyebabkan transformasi molekuler reversibel yang membuat jendela menjadi buram atau gelap, bergantung pada produknya. Ini menghalangi sebagian besar cahaya inframerah, yang membuat ruangan menjadi hangat dan tidak nyaman. Hal ini secara drastis mengurangi kebutuhan akan AC di negara-negara panas, menjaga 60% hingga 70% panas di luar pada suhu maksimum. Mereka juga dapat mengurangi kehilangan panas dari ruangan sekitar 40% di iklim dingin.
Selama beberapa tahun, jendela-jendela ini telah terjual cukup baik baik untuk properti komersial maupun residensial. Dia total pasar global pada tahun 2023 Diperkirakan bernilai $6,6 miliar (£5,2 miliar).
Terkait: Tenaga angin dan surya melampaui batu bara untuk pertama kalinya di AS
Namun, mereka mempunyai beberapa keterbatasan penting. Meskipun windows tidak mengkonsumsi banyak energi, mereka hanya bekerja pada satu sumber listrik. Hal ini dapat menjadi tantangan di lokasi terpencil atau dengan listrik yang tidak dapat diandalkan. Dan jika opsi jaringan listrik terbarukan tidak tersedia, pengguna harus memasang alternatif seperti panel surya untuk menjadikan jendela ini netral karbon.
Dengan banyak variasi ada pengecualian — Anda hanya dapat beralih antara pembatasan penuh dan transparansi penuh. Ini berarti Anda kehilangan manfaat memiliki jendela saat cuaca panas, dan ruangan mungkin memerlukan pencahayaan buatan. Dan seperti disebutkan di atas, jendela EC berfungsi baik dalam menahan panas di negara-negara panas, namun sedikit lebih terbatas di iklim dingin.
Masa depan adalah termokromik
Alternatif yang setidaknya menghilangkan kebutuhan listrik dikenal sebagai fotokromik. Ini menggunakan lapisan kristal perak halida kecil atau senyawa yang dikenal sebagai naphthopyrans, yang bereaksi terhadap peningkatan kadar sinar ultraviolet (UV), menyebabkan kaca menjadi berwarna dalam kondisi yang lebih terang. Bahan ini persis sama dengan yang digunakan pada kacamata hitam reaktif cahaya.
Dibandingkan dengan jendela EC, jendela ini memiliki keuntungan tambahan dalam menciptakan penghalang terhadap sinar UV. Sinar UV tidak hanya bersifat karsinogenik, tetapi juga merusak segala sesuatu mulai dari furnitur hingga cat dan pelapis EC.
Namun jendela photochromic harganya sangat mahal, setidaknya jika menggunakan bahan berwarna perak. Mereka sangat sensitif terhadap cuaca, sehingga dapat mengurangi keandalannya dalam kondisi berawan atau hujan. Mereka juga tidak pandai memblokir cahaya inframerah dan tidak memiliki kontrol manual, sehingga lebih berguna untuk privasi daripada mengatur suhu ruangan.
Banyak yang akan mengatakan bahwa jenis jendela pintar yang lebih menjanjikan untuk masa depan adalah jendela ketiga yang disebut termokromikartinya mereka menggunakan lapisan partikel yang bereaksi terhadap suhu, bukan cahaya. Sekali lagi, ini berarti tidak diperlukan listrik.
Jendela ini jauh lebih murah dibandingkan jendela fotokromik, masih menghalangi sinar UV, dan berpotensi sebanding dengan jendela EC dalam memblokir inframerah. Produk ini juga dapat menjadi semakin gelap seiring dengan peningkatan suhu luar, yang berarti Anda dapat memiliki jendela yang lebih terang dibandingkan produk EC on/off.
Meskipun kaca termokromik sudah ada, namun kaca tersebut belum dapat digunakan untuk jendela. Hal ini karena lapisan vanadium dioksida pada versi saat ini hanya memantulkan inframerah sepenuhnya pada suhu sekitar 67°C, yang jauh lebih panas daripada suhu rata-rata. suhu tertinggi sepanjang masa di dunia.
Banyak peneliti di seluruh dunia sedang menyelidiki cara memperbaiki kaca termokromik. Ini termasuk proyek kami di Institut Keberlanjutan dan Lingkungan di Universitas Exeter, yang ikut terlibat dalam pengujian lapisan lain untuk mencoba menemukan lapisan yang efektif dalam mengurangi cahaya inframerah ke suhu luar ruangan yang lebih realistis.
Hanya, kami juga mencari menggabungkan ini dengan beberapa jenis kemampuan lain yang saat ini mungkin ada pada jenis kaca termokromik lain selain yang dapat memantulkan cahaya inframerah. Diantaranya adalah pembuatan jendela. lebih berguna di iklim dingin mengizinkan mereka berfungsi sebagai isolator ketika suhu rendah sehingga kamar tidak kehilangan panasnya luar, dan juga menyimpan energi sehingga dapat digunakan untuk membantu menghangatkan ruangan.
Sulit untuk memprediksi jangka waktu pastinya, namun mungkin dalam waktu lima atau sepuluh tahun, jenis penelitian ini akan mampu memasarkan smart windows yang akan sama bergunanya di negara-negara dingin, baik siang maupun malam. Ini adalah kunci penyebaran satu jenis jendela secara luas di seluruh dunia.
Hal ini harus membuat perbedaan yang signifikan tidak hanya pada kebutuhan AC tetapi juga kebutuhan pemanas dan radiator. Perkiraan kasar saya adalah bahwa memasang lima jendela pintar di sebuah apartemen di negara yang lebih dingin dapat memungkinkan pemilik mengurangi jumlah radiator dari, katakanlah, lima menjadi dua. Dan selain pada bangunan, teknologi ini juga dapat digunakan pada pesawat terbang dan mobil.
Sementara itu, segala sesuatunya tampak menunjukkan bahwa pasar, khususnya jendela CE, terus berkembang. Menurut sebuah proyeksiakan meningkat sebesar hampir $4 miliar atau sekitar 60% pada tahun 2028. Dengan kombinasi yang tepat antara keberhasilan penelitian dan dukungan politik, baik di negara maju maupun berkembang, generasi jendela cerdas berikutnya harus mampu memanfaatkan hal ini dan menghasilkan dampak besar. perbedaan emisi karbon bangunan dalam satu atau dua dekade.
Artikel yang telah diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel asli.
