Μπορεί τα ηλιόλουστα δωμάτια να κάνουν τους κατοίκους πιο χαρούμενους, αλλά τα μεγάλα παράθυρα φέρνουν υψηλότερο κόστος κλιματισμού. Τώρα ένα εμπνευσμένο από τη φύση μικρο–υγροποιητικό κυκλοφορικό σύστημα για τα παράθυρα, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Harvard, εξοικονομεί ενέργεια, μειώνει δραματικά το κόστος ψύξης, χωρίς να εμποδίζει το φως του ηλίου να εισέλθει στο εσωτερικό.

     Το κυκλοφορικό σύστημα λειτουργεί ακριβώς όπως εκείνο των ζώντων οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπων: ένα εκτεταμένο δίκτυο μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων κοντά στην επιφάνεια του δέρματος διαστέλλονται με τη ζέστη. Αυτό επιτρέπει την κυκλοφορία περισσότερου αίματος, το οποίο μεταφέρει τη θερμότητα από το δέρμα στον περιβάλλοντα χώρο. Ομοίως, το νέο σύστημα ψύξης παραθύρων περιλαμβάνει ένα εκτεταμένο δίκτυο ιδιαίτερα λεπτών καναλιών, τα οποία διαστέλλονται όταν το παράθυρο αναπτύσσει θερμότητα. Τα κανάλια αποτελούνται από μακριές, λεπτές κοιλότητες διαμορφωμένες σε ένα λεπτό φύλλο διάφανης σιλικόνης (PDMS), το οποίο τεντώνεται στο επίπεδο του υαλοπίνακα. “Το νερό εισέρχεται σε χαμηλή θερμοκρασία, στη συνέχεια διατρέχει ένα ζεστό παράθυρο και μεταφέρει τη θερμική ενέργεια μακριά”, λέει ο Benjamin Hatton.

     Οι σύγχρονες μέθοδοι μόνωσης εμποδίζουν τη θερμότητα να εισέλθει στα δομικά στοιχεία, αλλά η μεταφορά θερμότητας μέσω των κουφωμάτων παραμένει ένα από τα σημαντικότερα εμπόδια κατασκευής ενεργειακά αποδοτικών κτιρίων. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι το γυαλί απορροφά το υπέρυθρο φως του ηλίου, θερμαίνοντας το παράθυρο, το οποίο με τη σειρά του θερμαίνει το εσωτερικό του κτιρίου.

     Οι ερευνητές έκαναν δοκιμή σε τζάμι τεσσάρων τετραγωνικών ιντσών. Βρήκαν ότι όταν αυτά τα κανάλια γέμισαν με νερό, παρέμειναν διαφανή για το μάτι, κάτι πολύ σημαντικό σε ένα παράθυρο. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μια λάμπα θερμότητας έως 100° F - τόσο, όσο ένα παράθυρο μπορεί να ζεσταθεί σε μια ηλιόλουστη μέρα του καλοκαιριού. Χρησιμοποιώντας ειδική υπέρυθρη κάμερα, έδειξαν ότι το κυκλοφορικό σύστημα μπορεί εύκολα να ψύξει το παράθυρο.

     Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε επίσης ένα μαθηματικό μοντέλο που προβλέπει τη συμπεριφορά του κυκλοφορικού συστήματος σε κανονικού μεγέθους παράθυρα.  Η ενέργεια που απαιτείται για την άντληση του νερού είναι πολύ μικρότερη από την θερμική ενέργεια του νερού που απορροφάται. Αυτό υποδεικνύει ότι η εγκατάσταση συστήματος ψύξης παραθύρων σε όλο το κτίριο θα δημιουργήσει μεγάλα ενεργειακά οφέλη.

      Σύμφωνα με τους ερευνητές, το ίδιο κυκλοφορικό σύστημα μπορεί να ψύξει ηλιακούς συλλέκτες, επιτρέποντας την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεσματικότερα. Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε οικοδομικά υλικά για τον έλεγχο της μεταφοράς θερμότητας.

     Σε συνέχεια της Έρευνας, σχεδιάζεται συνεργασία με Αρχιτέκτονες για  συγχώνευση του μαθηματικού μοντέλου σε υφιστάμενα λογισμικά ενεργειακής μοντελοποίησης κτιρίου, με στόχο τη διερεύνηση του ποσού ενέργειας που εξοικονομείται  με την εγκατάσταση του συστήματος ψύξης παραθύρων σε ολόκληρο το κτίριο.

     Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας είναι η Joanna Aizenberg, ειδικός στην ανάπτυξη Μηχανικής Υλικών που μιμούνται αυτές που βρίσκονται στη φύση.

Πηγές: