Rivestimento per finestre che riduce di 7°C la temperatura interna

Rivestimento trasparente per finestre che riduce la temperatura di 7 gradi

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Notre Dame ha concepito un innovativo rivestimento trasparente destinato alle finestre che consente alla luce visibile di penetrare, contribuendo a illuminare gli interni e al contempo ostruisce sia i raggi ultravioletti che gli infrarossi responsabili della produzione di calore.

Nuovo rivestimento per finestre innovativo - Getty Images

Questa caratteristica conferisce al rivestimento non solo la capacità di abbassare la temperatura degli ambienti interni, una funzionalità particolarmente vantaggiosa soprattutto durante i periodi estivi, ma anche la riduzione del consumo energetico associato ai sistemi di raffrescamento.

Pellicola che riduce la temperatura di 7 gradi - Foto da hwupgrade.it

Sono stati fatti degli studi per permettere la riduzione dell'ingresso di luce solare con tutti gli angoli di inclinazione del sole.

Il processo di modellazione prevede la ricottura quantistica, un tipo di calcolo quantistico per validare i risultati in maniera sperimentale.

Efficienza del rivestimento per finestre

Durante le giornate estive più calde, si calcola che fino all'87% del calore che penetra nelle abitazioni provenga dalle finestre.

A causa di questo, molti si trovano costretti ad azionare i condizionatori o ad abbassare le tapparelle. L'obiettivo dei ricercatori è quello di eliminare la necessità di ricorrere a tali misure.

Tengfei Luo, capo del MÖNSTER Lab (Laboratorio di Ricerca sul Trasporto e l'Energia a Scala Molecolare/Nanometrica) presso Notre Dame ha spiegato che questo rivestimento, analogamente agli occhiali da sole polarizzati, diminuisce l’intensità della luce in ingresso.

Efficienza dell'innovativo rivestimento per finestre - Getty Images

Tuttavia, a differenza degli occhiali da sole, questo rivestimento per vetri resta chiaro e altamente efficace anche quando inclinato sotto angoli differenti.
Il rivestimento sviluppato mantiene la sua capacità ed efficienza indipendentemente dal movimento del Sole nel cielo.

Luo ha precisato che nonostante l’angolo tra la luce del sole e la superficie della finestra vari, le prestazioni e l’efficacia del rivestimento restano invariate.

Com’è caratterizzato il rivestimento per finestre

Nei recenti studi, i rivestimenti per finestre sono stati progettati per massimizzare l'efficacia della luce entrante con un angolo di incidenza di 90 gradi.

Tuttavia, durante le ore di punta, come il mezzogiorno, quando il sole è più intenso, i raggi solari penetrano attraverso le finestre verticali con angoli più obliqui.

Per migliorare l'efficacia di tali rivestimenti, Luo e il collega Seongmin Kim hanno deciso di partire da una base consolidata.

In precedenza, avevano sviluppato un rivestimento trasparente per finestre impilando sottili strati di silice, allumina e ossido di titanio su un substrato di vetro.

Caratteristiche del rivestimento innovativo per finestre - Getty Images

In seguito, hanno aggiunto uno strato di polimero di silicio (PDMS) di spessore micrometrico per potenziare il processo di raffreddamento, riflettendo la radiazione termica attraverso la finestra e nello spazio esterno.

Modellazione del rivestimento per finestre che riduce la temperatura

Durante la fase di studio, è emersa la necessità di ottimizzare ulteriormente l'ordine degli strati per assicurare un funzionamento efficace del rivestimento con più angoli di incidenza solare.

Però, l'approccio tradizionale basato su tentativi ed errori sarebbe stato estremamente lungo.


Di conseguenza, il team ha adottato il calcolo quantistico, più nello specifico, la ricottura quantistica, per valutare e convalidare sperimentalmente i risultati.

Come riportato da New Atlas, i ricercatori hanno impiegato una combinazione di active learning, una branca del machine learning che coinvolge un algoritmo in grado di interagire con l'utente per etichettare i dati, e la ricottura quantistica, che sfrutta i principi della fisica quantistica per individuare combinazioni ottimali, o quasi, di elementi.

Modellazione del rivestimento per finestre - Getty Images

Questo approccio ha consentito ai ricercatori di perfezionare la configurazione delle strutture planari a strati multipli, ottenendo performance superiori.

Il loro modello ha creato un rivestimento che ha mantenuto la trasparenza e ridotto la temperatura all'interno di una stanza da 5,4 a 7,2 gradi Celsius, anche quando la luce solare presenta angolazioni molto diverse.

Come stimare il risparmio energetico del nuovo rivestimento per finestre

Per valutare il potenziale risparmio energetico derivante dalla ridotta necessità di raffreddamento degli ambienti, i ricercatori hanno impiegato il software EnergyPlus per simulare il consumo energetico in uffici standard ubicati in diverse città.
I risultati hanno evidenziato la possibilità di risparmiare fino a 97,5 MJ/m2 all'anno in tutte le città degli Stati Uniti. Questo studio è stato riportato sul Cell Reports Physical Science.

Sebbene non sia ancora certo se questo rivestimento sarà commercializzato, oltre all'applicazione nelle finestre domestiche, la tecnologia potrebbe essere estesa anche alle superfici in vetro delle automobili.

Stimare il risparmio energetico del rivestimento per finestre - Getty Images

Secondo Luo, il rivestimento potrebbe essere utilizzato anche per i tetti apribili delle automobili e potrebbe trovare applicazione nei parabrezza.

I ricercatori devono ancora valutare la scalabilità del rivestimento, ma poiché i materiali impiegati sono comuni, non sembrano esserci significative barriere all'adozione di processi consolidati su scala industriale.