Sistemi HVAC, la chiave del risparmio energetico sono i materiali intelligenti

Creato dalla Duke University il primo dispositivo elettrocromico in grado di passare dal riscaldamento solare al raffreddamento radiativo

Sistemi HVAC
Credits: Po-Chun Hsu, Duke University

Nuove tecnologie per abbassare i consumi dei sistemi HVAC

(Rinnovabili.it) – I sistemi HVAC, ossia riscaldamento, ventilazione e climatizzazione utilizzano all’incirca il 35% dell’energia totale impiegata negli edifici residenziali e commerciali. Una quota significativa che incide nelle bollette di famiglie e imprese. Per aumentare il risparmio energetico esistono diverse soluzioni sul mercato o in fase di studio. E una di queste è la tecnologia  elettrocromica che sfrutta la capacità di alcuni materiali nel cambiare colore o l’opacità sotto stimolo elettrico. Parliamo di ossidi di metalli di transizione e polimeri coniugati da cui oggi si ricavano le cosiddette smart window, finestre capaci di modulare il passaggio della luce solare.

Gli ingegneri della Duke University (USA) sono riusciti a farle fare un salto qualitativo. Come? Creando un nuovo composto multipotenziale. L’approccio – spiega il team – potrebbe comportare una grade vantaggio per i sistemi HVAC, riducendo il consumo di energia di quasi il 20% solo negli Stati Uniti. “Abbiamo dimostrato il primissimo dispositivo elettrocromico in grado di passare dal riscaldamento solare al raffreddamento radiativo“, ha affermato Po-Chun Hsu, professore di ingegneria meccanica alla Duke.

Dalle smart window alle pareti intelligenti

In generale le finestre realizzate in vetro elettrocromico sono in grado di cambiare velocemente la propria trasparenza. Sebbene vi siano diversi approcci per ottenere questo risultato, tutti implicano l’interposizione di un materiale elettricamente reattivo tra due strati sottili di elettrodi e il passaggio di una corrente elettrica tra loro.

Il nuovo materiale funziona in modo simile. Incorpora due strati di elettrodi in grafene, ognuno dei quali ha una griglia d’oro depositata su un lato per migliorarne la conduttività. Tra questi strati si trova un elettrolita liquido che contiene nanoparticelle metalliche. Sul fondo, uno strato riflettente.

Quando la corrente scorre tra gli elettrodi, le nanoparticelle rispondono raggruppandosi vicino all’elettrodo superiore. Ciò fa sì che l’elettrolita diventi nero, assorbendo e intrappolando sia lo spettro visibile che quello del vicino all’infrarosso. Di conseguenza il materiale si riscalda fornendo calore.

Invertendo la corrente, il materiale torna trasparente, scoprendo lo strato riflettente e consentendo la dissipazione della luce del medio infrarosso. Poiché lo specchio non è trasparente alla luce visibile, il dispositivo non potrà sostituire le finestre di casa, ma potrebbe essere utilizzato su altre superfici dell’edificio.

 Il team sta sviluppando ulteriormente la tecnologia, con l’obiettivo, tra le altre cose di aumentare il numero di volte in cui è possibile passare dal nero alla trasparenza. Attualmente dopo 24 switch perde di efficenza.

“Posso immaginare questo tipo di tecnologia che forma una sorta di involucro o facciata per gli edifici con l’obiettivo di riscaldarli e raffreddarli passivamente, riducendo notevolmente la quantità di energia che i nostri sistemi HVAC richiedono“, afferma Hsu. “Ho fuiducia in questo lavoro e penso che la sua direzione futura sia molto promettente”. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista American Chemical Society Energy Letters .

LASCIA UN COMMENTO

Per favore inserisci il tuo commento!
Per favore inserisci il tuo nome qui