Ny forskning: Sølvringe i nano-størrelse og ethanol i termoruder
En ny type belægning med sølvringe i nanostørrelse kan ifølge forskere fra Aarhus Universitet mindske problemerne med overophedning i bygninger.
I moderne huse, hvor store glaspartier dominerer, er overophedning blevet en større udfordring end varmetab. For at imødekomme dette problem installeres der i stigende grad mekanisk ventilation og aircondition. Disse løsninger kræver dog både betydelige energiressourcer og økonomiske investeringer – både i produktion, installation og drift.
Samtidig forventes behovet for køling at stige i fremtiden, da klimaforandringerne vil føre til flere og længerevarende hedebølger i store dele af verden.
I en undersøgelse vedrørende indeklimaudfordringer i huse opført fra 2000, som Realdania fik Gallup til at udfærdige i 2004, svarede 16,9 procent af de adspurgte at varme og for høje temperaturer var den største udfordring de oplevede med indeklimaet.
Nanoforskere fra Aarhus Universitets Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO) mener nu at have identificeret en løsning, der på sigt kan afhjælpe problemet.
Stopper sol med sølv og ethanol
Solenergi kommer ind gennem ruderne som UV-stråling, synligt lys og infrarødt lys. Omkring halvdelen af energien kommer i den ende af spektret, man kalder nær-infrarød - med bølgelængder på 780-2500 nm. Og det er den del, som forskerne har sat sig for at regulere.
De har udviklet en kombination af materialer, som ændrer deres optiske egenskaber i takt med varmen fra sollyset. Varmen kan slippe ind, når solen står lavt, men blokerer for varmestråling midt på dagen, hvor behovet for køling ellers stiger. Og det hele sker helt uden strøm.
Indersiden af det yderste glas i en termorude påføres en belægning af bittesmå (200 nm) ringe af sølv. Over laget af sølvringe er påføres et lag af ethanol. Når sollyset rammer nanoringene, opvarmes de og får ethanolen til at fordampe. Det betyder, at en større del af solenergien absorberes i ruden, hvilket reducerer varmeindtrængningen i bygningen og dermed mindsker risikoen for overophedning. Når solpåvirkningen aftager, køles sølvringene hurtigt ned, og ethanolen kondenserer igen.
Forskerne har i laboratorieforsøg vist, at denne proces kan gentages uden tab af effekt. Ifølge deres resultater kan den nuværende løsning sænke temperaturen med op til fire grader.
Udfordringer med dagslys i vores bygninger
Der findes allerede flere glasløsninger, der med belægninger på glasset (tykkelse 1-500 nm) tilfører det egenskaber som varmeisolering og solafskærmning – eksempelvis tonede ruder og elektrokrome glas, hvor et lag i ruden aktiveres ved hjælp af strøm.
Disse løsninger kan effektivt dæmpe solenergien, men reducerer også mængden af synligt lys, der trænger ind i bygningen. Det er en udfordring, da vi netop ønsker dagslys i vores bygninger.
I artiklen Belægninger/coatninger med forskellige funktioner - er sputterings processen er omtalt.
Med moderne 3-lags ruder er lysgennemgangen i forvejen lavere end i 2-lags ruder. Hver glasoverflade reducerer lysmængden med cirka 4 %, og i en 3-lags rude, hvor lyset passerer seks overflader, betyder det, at kun omkring 76 % af lyset når helt igennem. Hvis glasset derudover er tonet – enten permanent eller dynamisk – falder lysindfaldet yderligere.
Læs artiklen Nanomaterialer og belægninger på glas
Behov for fleksibel styring af sollys i moderne byggeri
Ved de elektrokrome vinduer er der den fordel at man kan styre indstrålingen meget præcist. Til gengæld bruges der strøm til det.
Læs artiklen Elektrokrome Smart glas
I vinduerne, der arbejdes med i forskningsprojektet, vil energimængden fra solen reducere varmeindstrålingen uafhængigt af, hvad der er brug for inde i bygningen. Processen foregår helt mekanisk og kan så vidt vides ikke reguleres.
Det vil også blive en væsentlig udfordring at overbevise byggebranchen om at tage teknologien i brug – og at få rudeproducenterne til at tilpasse deres produktionsanlæg, så de kan fremstille ruder med integrerede sølvringe.
Når glasproducenter investerer i nye produktionslinjer, vælger de teknologier, de forventer vil være rentable og driftssikre i 20–25 år. En omstilling er meget omkostningstung, og producenter kan derfor være tilbageholdende med at skifte til ny teknologi.
Patent og videreudvikling
Forskerne fra Aarhus har taget patent på deres teknologi og arbejder nu videre med at modne løsningen til markedet. De ser deres projekt som et vigtigt skridt mod mere klimavenligt byggeri – uden at gå på kompromis med komfort eller adgang til dagslys.
Målet er, at det hybride materiale på sigt kan integreres i intelligente vinduesløsninger og finde vej til kommerciel anvendelse.
