Cửa sổ thông minh cho các tòa nhà hiệu quả năng lượng

Các tòa nhà trong tương lai có thể được lắp đặt những cửa sổ có khả năng điều chỉnh lượng ánh sáng đi qua chỉ bằng một nút nhấn và mặt kính có thể tự thay đổi màu sắc tùy theo lượng ánh sáng mặt trời tại bất kỳ thời điểm nào, theo tuyên bố của các nhà nghiên cứu từ Đại học Friedrich Schiller.

Ngoài ra, với dự án Cửa sổ tinh thể lỏng (LaWin), nhà khoa học vật liệu Lothar Wondraczek và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu để thiết kế một cấu trúc gồm mặt kính và các bộ phận của cửa sổ được tích hợp với các mô đun quang điện trong suốt, hoặc trong đó vi tảo sẽ được tạo ra để cung cấp nguồn điện riêng cho nhà ở hay văn phòng từ nhiên liệu sinh học.

"Rất nhiều trong số những ý tưởng này chắc chắn khả thi về mặt công nghệ, đặc biệt trong các lĩnh vực sản xuất mặt kính có thể thích ứng với môi trường hiện nay và từ đó nâng cao hiệu quả năng lượng của các tòa nhà hiện đại," Wondraczek giải thích. "Nhưng chỉ một phần nhỏ tiềm năng cho đến nay mới được khám phá, cũng như các tài liệu liên quan và các quy trình sản xuất vẫn chưa được tìm ra."

Wondraczek và một nhóm các kiến trúc sư, nhà nghiên cứu và kỹ sư vật liệu quốc tế đang nghiên cứu để giải quyết những vấn đề này thông qua dự án LaWin. Mục tiêu của họ là phát triển các mặt kính đa chức năng và các mô đun cửa sổ. Ông và các đồng nghiệp đang thử nghiệm trên các mô đun kính mới bao gồm hai lớp kính kép, một được xây dựng từ lớp vỏ thủy tinh rất mỏng mà cứng và một được thiết kế từ kính có cấu trúc.

"Loại kính cấu trúc này chứa các rãnh vi lỏng thông qua đó lưu thông một dòng chất lỏng chức năng. Nhờ chất lỏng này mặt kính sẽ có khả năng tự động điều chỉnh tỷ lệ ánh sáng hoặc hấp thu lượng nhiệt bên ngoài để sau đó vận chuyển đến một máy bơm nhiệt," ông giải thích.

Họ đang lên kế hoạch đưa các mô đun cửa sổ vào thử nghiệm để tối ưu hóa các vật liệu sử dụng và đảm bảo rằng chúng hoạt động một cách hiệu quả nhất có thể. Kế hoạch này cũng nhằm thực hiện thử nghiệm với các tòa nhà mẫu để kiểm tra hoạt động của chúng trong điều kiện thực.

"Thách thức nằm ở kích thước," Wondraczek lưu ý. "Tính đến hôm nay, chưa có quy trình sản xuất nào cho những tấm kính kích cỡ lớn như vậy với cấu trúc vi tích hợp. Hơn nữa, các mặt kính mới này phải khả thi trong việc tích hợp vào cửa sổ và hệ thống bề mặt thông thường. "

Ngoài ra, chúng sẽ phải có hiệu quả về mặt chi phí khi sử dụng, vì theo một báo cáo gần đây, một phần ba lượng phát thải khí nhà kính và 40% mức tiêu thụ năng lượng của cả Liên minh châu Âu là hệ quả của các hệ thống sưởi, làm mát, chiếu sáng và điều hòa không khí của các tòa nhà. Wondraczek và các đồng nghiệp của ông hy vọng sẽ nâng cao hiệu quả năng lượng trong các tòa nhà hơn nữa đồng thời làm giảm đáng kể lượng khí thải CO2.

Tổng cộng có 14 tổ chức đang tham gia vào dự án LaWin, bao gồm Đại học Friedrich Schiller, Đại học Weimar, Đại học Khoa học Ứng dụng Beuth và 11 công ty tư nhân từ Đức, Áo, Bỉ, Cộng hòa Séc. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Ủy ban Châu Âu như một phần của Sáng kiến đầu tư theo hình thức đối tác công-tư (PPP) để hỗ trợ nghiên cứu nâng cao tính bền vững của các nhà lãnh đạo và cải cách công nghiệp châu Âu.

 Yến Phạm (Theo Redorbit)