Peneliti IIT Guwahati mengembangkan bahan jendela pintar untuk kontrol iklim otomatis bangunan

Peneliti IIT Guwahati mengembangkan bahan jendela pintar untuk kontrol iklim otomatis bangunan

Keluaran Hongkong

NEW DELHI: Peneliti Institut Teknologi India-Guwahati telah mengembangkan bahan jendela pintar untuk kontrol iklim otomatis bangunan. Bahan jendela pintar seperti itu akan membantu mengembangkan sistem kontrol iklim otomatis yang efisien di gedung.

Debabrata Sikdar, asisten profesor, departemen elektronika dan teknik elektro, bersama dengan ilmuwan penelitiannya, Ashish Kumar Chowdhary dari IIT-Guwahati, telah merancang bahan jendela pintar yang dapat secara efektif mengontrol jumlah panas dan cahaya yang melewatinya sebagai respons terhadap tegangan yang diterapkan. Hasil studi mereka baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Solar Energy Materials and Solar Cells.

Menurut Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa, bangunan di seluruh dunia menyumbang 36% penggunaan energi dan 39% emisi karbon dioksida terkait energi setiap tahun. Konsumsi utama energi dalam gedung adalah dengan sistem kontrol iklim, di mana perangkat yang mengonsumsi energi digunakan untuk menjaga suhu dan kecerahan dalam ruangan yang nyaman. Oleh karena itu, beban pemanasan, pendinginan, dan pencahayaan gedung merupakan segmen konsumsi energi utama di gedung mana pun. Untuk memenuhi tujuan Kesepakatan Iklim Paris, intensitas energi gedung — seberapa banyak energi yang digunakan gedung — harus meningkat 30% pada tahun 2030.

Selamat!

Anda berhasil memberikan suara Anda

“Ada peningkatan perhatian pada desain arsitektur berkelanjutan untuk manajemen cahaya dan panas yang lebih baik di gedung dalam beberapa tahun terakhir, dan menggunakan jendela pintar adalah langkah pertama untuk struktur seperti itu,” kata Sikdar.

Secara konvensional, desain jendela bersifat statis, yaitu dirancang sebelumnya untuk kondisi iklim tertentu. Jendela pintar yang muncul, di sisi lain, dapat secara dinamis menyesuaikan jumlah cahaya dan radiasi panas yang memasuki gedung sebagai respons terhadap rangsangan eksternal, sehingga menghemat energi bangunan.

Desain jendela pintar yang dapat disesuaikan untuk segala kondisi cuaca memang menantang. Tim IIT-Guwahati telah merancang ‘kaca mata’ jendela pintar menggunakan logam mulia serta alternatifnya yang relatif murah yang dapat secara dinamis mengontrol intensitas radiasi matahari yang ditransmisikan, tergantung pada kondisi cuaca / iklim.

“Kami telah mengusulkan kaca elektro-tune yang terbuat dari dua lapisan logam ultra-tipis yang mengapit polimer elektro-optik yang indeks biasnya dapat diubah dengan menerapkan tegangan kecil, yang memungkinkan penyaringan radiasi tampak dan inframerah,” kata Chowdhary.

Para peneliti menggunakan desain ini untuk melakukan studi simulasi untuk memahami sifat transmisi cahaya dan panas sebagai respons terhadap tegangan yang diberikan. Mereka awalnya menganggap emas dan perak sebagai lapisan logam, tetapi kemudian menguji model mereka dengan alternatif yang lebih murah seperti tembaga dan semikonduktor transparan seperti oksida timah indium.

Ketika para peneliti mensimulasikan penerapan tegangan bias mulai dari -15 V hingga +15 V di seluruh struktur sandwich ini menggunakan Metode Elemen Hingga, kaca pintar dapat secara selektif menyaring radiasi matahari, yang mencakup panjang gelombang infra merah tampak, inframerah, dan gelombang pendek. Simulasi juga menunjukkan bahwa bahan ini memantulkan inframerah gelombang menengah, inframerah gelombang panjang (LWIR; 8-15 μm), dan bagian dari panjang gelombang inframerah jauh sehingga memberikan isolasi dari panas dan cahaya yang dipantulkan dari bangunan dan struktur tetangga.

“Saat ini, pandemi COVID-19 telah menimbulkan risiko infeksi silang yang belum pernah terjadi sebelumnya melalui transmisi aerosol di gedung-gedung publik seperti pusat kesehatan, kantor, sistem transportasi, bengkel, laboratorium, dan fasilitas penyimpanan makanan, dll., Di mana udara sentral- sistem pengkondisian sedang digunakan. Kami percaya bahwa jendela pintar kami dapat memberikan solusi alternatif untuk menjaga suhu dan pencahayaan dalam ruangan ambien di dalam gedung atau kendaraan dengan mengintegrasikan jendela atau dinding dengan kaca biasa, sehingga mengurangi kebutuhan akan sistem pendingin udara, ”kata Sikdar.

Kacamata pintar ini dapat menemukan aplikasi untuk kontrol iklim otomatis yang efisien pada kendaraan, lokomotif, pesawat terbang, dan rumah kaca masa depan. Bahan kaca pintar yang diusulkan oleh tim IIT-Guwahati dapat dengan mudah dibuat menggunakan metode fabrikasi skala nano mutakhir seperti penguapan e-beam dan teknik grafoepitaxy. Para peneliti mengakui bahwa karena respons optik dari jenis kacamata pintar ini sangat terkait dengan kehalusan permukaan dan sifat fisik lapisan lainnya, penting untuk menganalisis lebih lanjut pengaruh sifat-sifat ini terhadap kinerja kaca. Tim berencana untuk mempelajari bidang-bidang ini di masa mendatang.