La finestra smart del Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST che regola luce, calore e riflesso in tempo reale con segnali elettrici, migliorando il comfort termico e riducendo l’isola di calore
I ricercatori del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) hanno sviluppato una finestra smart capace non solo di ridurre i consumi energetici degli edifici, ma anche di limitare l’illuminazione interna e, al contempo, prevenire l’abbagliamento riflesso verso l’esterno.
Se da un lato è facile associare le smart window alla funzione di protezione degli ambienti interni dal calore e dai raggi solari indesiderati, il potenziale riflesso della superficie verso l’esterno viene spesso trascurato. Tuttavia, una riflessione incontrollata delle superfici vetrate può contribuire in modo significativo alla formazione delle isole di calore urbano, fenomeno sempre più preoccupante. Numerosi studi si concentrano su ciascuna di queste tre esigenze (isolamento termico, controllo dell’irraggiamento solare e gestione della rifrazione luminosa) affrontandole però separatamente. Le smart window sviluppate dall’Istituto coreano rappresentano invece un approccio innovativo, riuscendo a integrare tutti e tre gli obiettivi in un unico dispositivo.
Finestra elettrocromica che cambia coloro se cambiano le esigenze
L’ingresso della luce solare attraverso le finestre è responsabile di quasi il 40% del consumo energetico complessivo dell’edificio. Il team di ricerca del professor Hong Chul Moon presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare del KAIST è riuscito a sviluppare una tecnologia per “finestre smart” che consente agli utenti di controllare la luce e il calore che entrano attraverso le finestre in base alle proprie esigenze e di neutralizzare efficacemente l’abbagliamento proveniente da fonti esterne.
A differenza delle finestre convenzionali che reagiscono passivamente alle variazioni di temperatura o luce, le smart windows coreane permettono di controllare questi due fattori in tempo reale tramite segnali elettrici.
La tecnologia di nuova generazione chiamata RECM (Reversible Electrodeposition and Electrochromic Mirror), sfrutta un dispositivo elettrocromico per controllare attivamente la trasmissione della luce visibile e del vicino infrarosso.
Il dispositivo modifica le proprietà ottiche della finestra in risposta ad un segnale elettrico.
Una finestra smart, tre modalità
Il sistema RECM sviluppato in questo studio funziona in tre modalità a seconda del controllo della tensione.
Modalità I – Trasparente
Questa è vantaggiosa durante i mesi invernali, perché consente alla luce solare di penetrare negli ambienti interni, trasmettendo sia la luce che il calore in modo simile a un vetro tradizionale.
Modalità II – Colorata
In questa modalità, la finestra assume una tonalità blu intensa grazie alla formazione, tramite una reazione redox (ossidoriduzione), di due specie chimiche: il Blu di Prussia (PB), un materiale elettrocromico che cambia da incolore a blu sotto stimolazione elettrica e il DHV+, una molecola colorata che si forma allo stato radicale sempre in seguito a stimolazione elettrica. In questa configurazione, la finestra assorbe la luce visibile e lascia passare solo una parte del calore, garantendo privacy e contribuendo al controllo della temperatura interna.
Modalità III – Colorata con Deposizione
In questa modalità, ioni d’argento (Ag⁺) vengono ridotti e depositati sulla superficie dell’elettrodo, creando uno strato riflettente che blocca sia la luce sia il calore. Contemporaneamente, il materiale colorato assorbe la luce riflessa, contribuendo a eliminare l’abbagliamento verso l’esterno e proteggendo i pedoni.
Riduzione termica di oltre 27°C
I test della smart windows RECM condotti dal team in laboratorio, su un edificio in scala ridotta di un edificio, hanno riportato ottimi risultati.
- Con una finestra in vetro convenzionale, la temperatura interna è salita fino a 58,7 °C in 45 minuti.
- Al contrario, utilizzando il sistema RECM in Modalità III, la temperatura si è stabilizzata a 31,5 °C, dimostrando una riduzione termica significativa di circa 27,2 °C.
“Questa ricerca va oltre le tecnologie esistenti di smart window, finora limitate al controllo della luce visibile, proponendo una piattaforma realmente intelligente che considera in modo completo non solo il controllo attivo della temperatura interna, ma anche la sicurezza visiva dei pedoni”, ha dichiarato il professor Hong Chul Moon del KAIST, autore corrispondente dello studio. “Si prevedono molteplici applicazioni, dagli edifici urbani ai veicoli e ai treni”.I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati il 13 giugno 2025 sulla rivista ACS Energy Letters. Gli autori della pubblicazione sono Hoy Jung Jo, Yeon Jae Jang, Hyeon-Don Kim, Kwang-Seop Kim e Hong Chul Moon.
