Płynna warstwa izolacji zewnętrznej budynków Okna te wykorzystują płyn przechowywany w mikrokanałach do pobierania ciepła z otoczenia i energii słonecznej, dzięki czemu umożliwiają zarządzanie wymianą cieplną i tym samym zwiększenie efektywności energetycznej. © LAWIN W porównaniu do poprzednich technologii okna z potrójnymi szybami stały się znacznie bardziej wydajne pod względem energetycznym. Celem projektu LAWIN (Large-Area Fluidic Windows) jest dalsze zwiększanie tej wydajności przy wykorzystaniu innowacyjnego podejścia. Badacze projektu LAWIN pracują nad oknami zapewniającymi wysoko wydajne pozyskiwanie energii słonecznej oraz wymianę cieplną przy pomocy aktywnych skorup zewnętrznych budynku. "W zasadzie chcemy otoczyć budynek warstwą cieczy i regulować jego temperaturę", mówi koordynator projektu, prof. Lothar Wondraczek z Instytutu Badań Materiałowych Otto-Schott (OSIM) na Uniwersytecie w Jenie. Głównym elementem tej technologii jest szkło strukturalne z wytłoczonymi mikrokanałami, przez które przepływa płyn funkcjonalny. Płyn umożliwia automatyczną regulację natężenia światła lub poboru zewnętrznego ciepła przekazywanego do pompy cieplnej. Bieżący prototyp wykorzystuje roztwory wodne, ale można zastosować dowolny płyn o znacznych właściwościach pod względem wymiany cieplnej oraz zapewniający nową funkcjonalność, np. polichromatyczność (w przypadku gdy absorpcja optyczna płynu zależy od skali napromieniania lub może być regulowana elektrycznie). Okna zeroenergetyczne Okna i elementy fasady wykorzystujące mikropłyny i pokrywające dużą powierzchnię opracowane w ramach projektu LAWIN oparto na czterech typach nowych materiałów: ekonomicznych, cienkich i wytrzymałych szybach zewnętrznych; mikrostrukturalnym szkle walcowanym o architektonicznej jakości; związku szkło-szkło zawierającym mikrokanały na płyn; cieczy przechowującej ciepło, zaprojektowanej w celu zachowania przezroczystości i/lub aktywnej funkcjonalności na fasadzie i oknach. Konsorcjum projektowe ma na celu ograniczenie szarej energii i CO2 do zera w przypadku powierzchni okiennych po czterech miesiącach użytkowania. Kolejnym celem projektu LAWIN jest zwiększenie izolacji cieplnej powierzchni okiennych o przynajmniej 20%, aby zredukować zużycie energii podczas całego cyklu życia budynku o 10%. Wprowadzenie na rynek Zespół LAWIN zamierza szybko wprowadzić produkty opracowane w ramach projektu na rynek oraz liczy na powszechną akceptację nowych rozwiązań w zakresie okien i elementów fasadowych. "Najważniejszą kwestią jest proces produkcji na szeroką skalę", mówi prof. Wondraczek. "Głównym celem jest zintegrowanie technologii z konwencjonalnym procesem wykorzystywanym w celu produkcji okien z potrójnymi szybami". Technologia zostanie poddana prawdziwej próbie, gdy zespół projektu LAWIN przygotuje ostateczny prototyp na pół-przemysłową skalę do 2017 r. Badacze projektu LAWIN muszą jednak najpierw zmierzyć się z pewnym wyzwaniem. Wytłoczenie mikrokanałów o szerokości jednego milimetra w szkle, a następnie laminowanie jednej warstwy szkła w celu uzyskania drugiej warstwy o grubości około 1 mm wymaga zastosowania bardzo płaskiego szkła. Obecnie szkło jest jednak produkowane metodą walcowaną, w związku z czym jest pofalowane. Członkowie konsorcjum zamierzają sprostać temu wyzwaniu przez opracowanie nowego sprzętu do obróbki oraz dostosowanie procesu produkcji. Dzięki temu uzyskają bardzo płaskie szkło o wysokiej jakości, które będzie można wykorzystać także do produkcji szyb ochronnych lub innych wymagających zastosowań. Rozmiar ma znaczenie "Sporym wyzwaniem jest wytwarzanie okien o dużych rozmiarach przy zachowaniu niskich kosztów", mówi prof. Wondraczek. Obecny prototyp demonstracyjny posiada powierzchnię od 0,25–0,5 m2, ale ostateczna wersja projektu zakłada powierzchnię 2 m2. Istniejący prototyp zostanie zamontowany w budynkach wzorcowych znajdujących się w północnej i południowej Europie w 2017 r. w celu sprawdzenia działania różnych warunków klimatycznych, a rzeczywiste wyniki zostaną zweryfikowane na podstawie modeli symulacyjnych. Wyniki prób i symulacji zostaną wykorzystane do potwierdzenia i zoptymalizowania parametrów takich jak prędkość napływu płynu, wielkość kanałów i ciśnienie płynu wewnątrz kanałów. Zmiany zostaną wdrożone w ostatecznej wersji o powierzchni 2 m2. Dodatkowo wyniki zostaną zintegrowane w modelach wykorzystywanych do projektowania budynków. Konsorcjum szacuje, że okna o najwyższym standardzie będą kosztowały 2,5 raza więcej niż najnowocześniejsze okna z potrójną szybą, ale wyższą cenę częściowo zrekompensuje oszczędność energetyczna oraz wysoka funkcjonalność i walory estetyczne. Członkowie konsorcjum projektu LAWIN uważają, że okna pomogą ograniczyć ilość CO2 wytwarzanego przez systemy ogrzewania o przynajmniej 123 000 ton rocznie oraz zastąpią przynajmniej 2% okiennych paneli słonecznych w Europie. "Okna wykorzystujące płyn i zajmujące dużą powierzchnię sprawdzą się w zasadzie każdym rodzaju budynku, a specjaliści z branży budowlanej będą mogli łatwo wymienić stare okna", mówi prof. Wondraczek. Kraje Niemcy
