Créer des fenêtres intelligentes qui sont également bon marché

Les fenêtres qui absorbent ou reflètent la lumière et la chaleur sur simple pression d'un interrupteur pourraient aider à réduire les factures de chauffage et de climatisation. Une société appelée Soladigme a développé des méthodes pour fabriquer ces fenêtres électrochromes à moindre coût, les rendant plus viables pour les maisons et les immeubles de bureaux.

Lunettes noires: Soladigm présente une fenêtre électrochrome à son siège en Californie. Un courant électrique a été appliqué sur la vitre de gauche, limitant la quantité de lumière et de chaleur qui peut la traverser.

Les conceptions de fenêtres électrochromes existantes coûtent environ 100 $ le pied carré. Soladigm n'a pas révélé combien coûteront ses fenêtres, mais certains experts affirment que la méthode pourrait réduire le coût à environ 20 $ le pied carré.

La société basée à Milpitas, en Californie, utilise un processus de dépôt de couches minces qui crée des couches conductrices entre deux vitres pour contrôler la quantité de lumière solaire et de chaleur qui peut les traverser. Un propriétaire ou un habitant de bureau peut contrôler la quantité de lumière ou de chaleur qu'une fenêtre laisse entrer ou absorbe et réfléchit.

Les fenêtres de la société contiennent deux films d'oxyde conducteurs transparents prenant en sandwich une couche de stockage d'ions, un électrolyte et une couche électrochrome, le tout entre deux couches de verre. L'application d'une basse tension à l'oxyde conducteur expulse les ions de la couche de stockage et à travers l'électrolyte pour rencontrer la couche électrochrome. La collision incite le matériau électrochrome à absorber ou à réfléchir la lumière. Cela fait également assombrir le matériau, donnant à la fenêtre un aspect teinté. L'inversion de la tension renvoie les ions vers sa couche de stockage, ce qui fait que la fenêtre s'éclaircit en couleur et laisse entrer plus de lumière.

Nous avons réalisé une étude de cas dans cinq villes, et les économies moyennes réalisées dans les bâtiments commerciaux représentent environ 25 % de la consommation d'énergie annuelle de chauffage, de ventilation et de climatisation, explique Rao Mulpuri, PDG de Soladigm.

L'astuce pour fabriquer des fenêtres électrochromes à moindre coût réside dans les bons matériaux et la dernière méthode de fabrication, explique Mulpuri. L'équipement de dépôt de couche mince d'aujourd'hui, le même que celui utilisé pour fabriquer des écrans plats et des panneaux solaires à couche mince, est bien meilleur que celui utilisé il y a quelques décennies, lorsque le concept de fenêtre électrochrome a émergé.

Soladigm utilisera une couche électrochrome à base d'oxyde de tungstène pour ses premières fenêtres. L'oxyde de tungstène peut supporter des cycles répétés entre les étapes riches en ions et sans ions, ce qui le rend durable, selon Délia Milliron , un chercheur du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) en matériaux électrochromes. Cependant, l'utilisation d'oxyde de tungstène peut chauffer une fenêtre jusqu'à ce qu'elle soit trop chaude au toucher ; il ne bloque pas non plus très bien la lumière infrarouge, ce qui signifie qu'il laisse passer beaucoup de chaleur.

Soladigm a autorisé la recherche de LBNL qui pourrait résoudre ces problèmes. La recherche est venue de Tom Richardson , un chercheur du département des technologies énergétiques avancées du LBNL qui a trouvé de nouvelles alternatives à l'oxyde de tungstène. Dans l'un, une couche électrochrome à base de magnésium réagit avec les ions hydrogène pour réfléchir la lumière. Dans un autre, un alliage d'antimoine avec des matériaux tels que le cuivre ou l'argent est utilisé avec des ions lithium pour faire de même. Les approches réfléchissantes empêchent non seulement l'accumulation de chaleur, mais peuvent également contrôler avec précision la quantité de lumière visible et proche infrarouge que la fenêtre bloque, explique Richardson.

L'une ou l'autre approche pourrait mieux contrôler la quantité de chaleur provenant du proche infrarouge, permettant de réchauffer considérablement une pièce par temps froid. Il peut arriver que vous vouliez bloquer la lumière, mais que vous vouliez que le proche infrarouge entre. En hiver, vous voulez que la lumière et la chaleur réchauffent la maison, donc avoir la possibilité de basculer les deux ou indépendamment sera idéal, Richardson dit.

La capacité de gérer la quantité de lumière et de chaleur qui pénètre dans une pièce distingue les fenêtres électrochromes des fenêtres à faible émissivité ou à faible émissivité. Les fenêtres à faible émissivité ont un revêtement en oxyde métallique qui réfléchit la lumière proche infrarouge et laisse passer la plupart de la lumière visible. Ces fenêtres coûtent généralement environ 10 $ le pied carré.

Certains experts affirment que l'installation de fenêtres électrochromes pourrait coûter considérablement plus cher que l'installation de fenêtres à faible émissivité pour certains types de bâtiments. Pour faire une façade entière, il faudrait faire passer de l'électricité à chaque fenêtre, et cela pourrait être prohibitif, explique Aaron Smith, chercheur au Centre de recherche sur l'éclairage de l'Institut polytechnique Rensselaer. Il serait également plus difficile de les installer lors de la rénovation de bâtiments plus anciens.

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