ĐẠI HỌC TEXAS ĐANG PHÁT TRIỂN MỘT LOẠI CỬA SỔ CÓ MỨC HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CAO HƠN

Ngày 27/08/2015 09:13

Cái thế giới cần là một loại cửa sổ có mức hiệu quả năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, đôi khi chúng ta muốn có nhiều ánh sáng vào trong nhưng nhiệt thì vẫn phải ở bên ngoài, ví dụ như vào những ngày hè đầy mây chẳng hạn.

Cửa sổ thông minh kiểm soát ánh sáng và năng lượng mặt trời truyền qua

Khi có được nhiều ánh sáng tự nhiên hơn, nhu cầu sử dụng ánh sáng nhân tạo sẽ được giảm bớt đi. Khi nhiệt bị ngăn lại ở bên ngoài cửa sổ, thiết bị điều hòa không khí sẽ được giảm tải.

Trong những thời gian khác, chúng ta lại muốn có tia nắng của mặt trời, còn được gọi là cận bức xạ hồng ngoại (NIR), để sưởi ấm bên trong nhà, trong khi muốn giảm độ sáng nắng vào trong, ví dụ như vào những ngày đông sáng lóa khi mặt trời đang ở thấp trên trời. Khi cho phép lượng nhiệt lớn hơn vào trong nhà, thiết bị sưởi sẽ được giảm tải. Khi giảm lượng ánh sáng đi vào nhà, ta sẽ ít bị chói mắt.

Các nhà nghiên cứu tại Trường Công nghệ Cockrell thuộc Đại học Tổng hợp Texas tạị Austin đang tiến gần hơn tới việc cung cấp các loại cửa sổ thông minh có mức hiệu quả năng lượng mới. Nghiên cứu của họ đã tạo ra các vật liệu mới, cho phép truyền ánh sáng qua nhưng không truyền nhiệt, hoặc ngược lại, chặn ánh sáng lại trong khi cho phép nhiệt truyền qua.

Các vật liệu này được kiểm soát bằng một điện áp nhỏ mà chủ nhà sẽ sử dụng. Hình minh họa cho thấy, vật liệu này có thể làm việc với khả năng chọn lọc được tăng cường. Nhờ cách cho phép chủ nhà kiểm soát chính xác hơn về năng lượng và ánh sáng mặt trời truyền qua cửa sổ, vật liệu mới này có thể làm giảm đáng kể chi phí để sưởi ấm và làm mát tòa nhà.

Năm 2013, giáo sư Delia Milliron và nhóm nghiên cứu, trong một bài báo được công bố trên tạp chí Nature, đã mô tả vật liệu nanocrystal, sau một cú sốc điện nhỏ, có thể chuyển đổi trạng thái thuận-nghịch, có khả năng kiểm soát độc lập ánh sáng và năng lượng. Hiện nay, nhóm đã chế tạo được 2 loại vật liệu mới trên nền tảng vật liệu điện tử chứa crom: Vật liệu cho phép chọn chế độ ấm (warm mode) và vật liệu cho phép chọn chế độ mát cao (cool mode), điều mà mới vài năm trước đây thôi, chúng ta nghĩ là không thể làm được.

Vật liệu cho phép chọn chế độ mát (cool mode) là bước tiến lớn hướng tới sản phẩm thương mại hóa, do nó có khả năng kiểm soát đến 90% cận bức xạ hồng ngoại NIR và 80% ánh sáng trông thấy từ mặt trời, và chỉ cần vài phút để chuyển sang chế độ khác. Các vật liệu trước đó phải cần vài giờ để chuyển trạng thái.

Giáo sư Delia Milliron và nhóm nghiên cứu cũng đã mô tả cách để có được đặc tính kiểm soát quang học cho cửa sổ sử dụng màng film đơn. Lớp màng film tạo chế độ ấm (warm mode) theo cách: ánh sánh trông thấy có thể bị chặn trong khi ánh sáng cận hồng ngoại có thể đi qua. Điều này sẽ hữu ích cho ngày đông nắng, khi chủ nhà muốn bức xạ hồng ngoại đi vào trong nhà để làm ấm đồng thời cần giảm sáng lóa từ ánh nắng thì chỉ sử dụng các nanocrystal titan hoạt hóa là có thể kiểm soát động đối với việc truyền bức xạ từ mặt trời. Với các điện áp khác nhau, vật liệu này có thể chặn có lựa chọn đối với bức xạ trông thấy hoặc bức xạ hồng ngoại.

Trung tâm Thông tin (Theo Green Building Elements)