Tiết kiệm năng lượng với cửa sổ thông minh

Nhờ ứng dụng công nghệ kết hợp với các tính năng đặc biệt, các loại cửa sổ thông minh dưới đây có khả năng điều chỉnh ánh sáng, tiết kiệm năng lượng, thậm chí là tự làm sạch.

1. Cửa sổ tự đổi màu, tiết kiệm 20% năng lượng

Các nhà khoa học Canada đã chế tạo loại cửa sổ thông minh có thể tự đổi màu để tiết kiệm năng lượng.

Theo đó họ đã phủ cồn có chứa các ion kim loại lên mặt kính của các cửa sổ, sau đó sử dụng tia cực tím để tạo một lớp màng bao phủ toàn bộ lớp kính cửa sổ. Lớp màng này hoàn toàn trong suốt, nhưng sau khi được truyền điện, nó đã chuyển thành màu xanh.

Các nhà khoa học cho biết những cửa sổ trên có thể giữ được năng lượng trong tòa nhà khi chuyển đổi từ trạng thái không có màu sang trạng thái có màu sắc, qua đó có thể kiểm soát được nhiệt lượng và ánh sáng mặt trời phụ thuộc vào kết cấu và nhu cầu của những người bên trong tòa nhà.

Việc chế tạo cửa sổ theo cách trên sẽ không đòi hỏi phải có nhiệt độ cao hoặc thiết bị chân không hiện đại giống như những loại cửa sổ thông minh khác, do vậy đã giúp giảm chi phí sản xuất.

Các cửa sổ thông minh có thể tự đổi màu hoặc không đổi màu để tận dụng tối đa ánh sáng và nhiệt lượng tỏa ra từ mặt trời.

Những cửa sổ thông thường sẽ làm mất đi 1/3 nguồn năng lượng mặt trời được sử dụng để sưởi ấm, thông gió và phục vụ cho những tòa nhà được lắp đặt hệ thống điều hòa nhiệt độ, tuy nhiên các cửa sổ thông minh có thể giúp tiết kiệm nguồn năng lượng này tới mức 20%.

2. Cửa sổ từ pin mặt trời trong suốt

Công ty khởi nghiệp Ubiquitous Energy (Mỹ) đã phát triển một loại pin mặt trời trong suốt có tên ClearView Power. Đây được coi là một loại “kính mặt trời” có thể biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng, tương tự các loại pin mặt trời truyền thống mà lại có thể lắp ghép trở thành cửa sổ rất tiện lợi, tăng tính thẩm mỹ.

Loại pin mặt trời mới này có thể sử dụng cho các cửa sổ ở các tòa nhà, đồng thời cũng có thể được dùng cho các kính chắn gió và kính ở cửa xe ô tô, thậm chí nó có thể được dùng làm màn hình cho chiếc điện thoại iPhone.

Pin mặt trời trong suốt ClearView Power có thể lắp ghép thành cửa sổ.

Điểm tạo ra sự khác biệt của sản phẩm này chính là loại thuốc nhuộm hữu cơ được sử dụng để phủ lên bề mặt kính cho phép ánh sáng mặt trời đi xuyên qua, giống như các cửa sổ bình thường – nhưng lại hấp thu được các tia hồng ngoại có trong luồng ánh sáng mặt trời đó.

Các tấm pin mặt trời trong suốt của Ubiquitous Energy đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 9,8%, có thể tạo ra 2/3 năng lượng so với các tấm pin năng lượng mặt trời truyền thống có thể tạo ra; giảm tới 20% chi phí lắp đặt so với việc lắp đặt hệ thống pin mặt trời thông thường. Đồng thời dễ dàng sử dụng mà không bị giới hạn về mặt thẩm mỹ và công năng do nó trong suốt như các loại kính thông thường.

3. Cửa sổ điều chỉnh hấp thụ ánh sáng theo mùa và thời tiết

Các nhà khoa học Hàn Quốc (thuộc Viện Nghiên cứu vật liệu điện tử Hàn Quốc) cùng Đại học Sungsil đã sáng chế ra loại cửa sổ kính thông minh tiết kiệm năng lượng nhờ điều chỉnh lượng hấp thụ ánh sáng theo mùa và theo thời tiết. Đây là loại cửa kính có thể điều chỉnh được tỷ lệ hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời.

Ánh sáng và nhiệt độ tăng lên thì kính sẽ mờ, còn khi tối trời hoặc trở lạnh thì kính cửa sổ sẽ nhanh chóng chuyển sang trong suốt.

Mặc dù loại cửa sổ có sử dụng công nghệ tương tự như trên đã ra đời trước đó, nhưng loại cửa sổ thông minh được sáng chế theo phương pháp của các nhà khoa học Hàn Quốc có thể thay đổi độ trong suốt hay mờ của kính liên tục và linh hoạt với ánh sáng mặt trời.

Cửa sổ kính thông minh này còn có thể ngăn bức xạ mặt trời, khiến trong phòng nóng lên vào mùa hè, ngược lại nó tăng lượng hấp thụ nhiệt làm phòng ấm hơn vào mùa đông.

Các nhà khoa học tiết lộ rằng, kính thông minh này dùng chất liệu chủ yếu là polymer, với một lớp ion hoạt hóa cùng dung môi ethanol nên giá thành rẻ hơn, ít độc hại, sản phẩm ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Đặc biệt loại cửa này thay đổi độ trong suốt hay mờ, với tốc độ chỉ trong vài giây.

4. Cửa chớp năng lượng mặt trời

SolarGaps – thiết kế cửa có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành điện năng và được điều khiển thông qua một ứng dụng trên các thiết bị thông minh cầm tay, giúp tiết kiệm đến 70% chi phí tiêu thụ năng lượng.

Thiết kế độc đáo này được tạo ra bởi nhà sáng chế người Ukraina Yevgen Erik. Theo thông tin mà nhà sản xuất đưa ra, cửa chớp thông minh có khả năng tạo ra 100W điện trên diện tích 10 feer vuông cửa sổ – lượng điện đủ để nạp đầy cho 3 chiếc Macbooks hoăc 30 bóng đèn led.

Việc lắp đặt nó cũng vô cùng đơn giản nên chủ nhà hoàn toàn có thể tự lắp đặt thiết bị của SolarGaps trong ngôi nhà của mình và kết nối bộ dự trữ năng lượng mà nó tạo ra với nguồn điện của gia đình. Thông qua một nút bấm, những thành viên trong gia đình có thể điều khiển lượng ánh sáng được chiếu vào bên trong ngôi nhà và kiểm tra cả lượng điện mà sản phẩm này tạo ra được.

Nó được tạo ra từ những tấm năng lượng mặt trời với mặt bên ngoài được làm bằng nhôm sản xuất bởi SunPower. Cửa chớp thông minh có tuổi thọ lên đến 25 năm ở nhiều điều kiện thời tiết và nhiệt độ khác nhau, từ nơi có nhiệt độ 40 độ F đến nơi 176 độ F.

SolarGaps cũng khẳng định rằng sản phẩm thông minh trên của mình có mức giá khá cạnh tranh và hiệu quả sản xuất điện năng của nó cũng “ngang ngửa” với các thiết bi có chức năng tương tự trên thị trường.

5. Cửa sổ thông minh tiết kiệm năng lượng và chi phí vệ sinh

Các nhà khoa học Anh phát minh ra loại kính mang tính đột phá, giúp làm giảm chi phí vệ sinh và sưởi ấm tại các tòa nhà cao tầng. Sản phẩm có 3 ưu điểm vượt trội, đó là: tự làm sạch, tiết kiệm năng lượng và chống lóa.

Tự làm sạch: Loại cửa sổ này chống nước cực tốt. Khi nước mưa rơi xuống sẽ hình thành những giọt nước hình cầu có thể chảy khỏi bề mặt kính một cách dễ dàng – mang theo bụi bẩn và các tạp chất khác. Việc này là nhờ cấu trúc hình nón giống cây bút chì của các cấu trúc nano được khắc lên kính, giúp giữ không khí và bảo đảm chỉ có một lượng rất nhỏ nước tiếp xúc được với bề mặt kính. Với kính thông thường, hạt mưa thường bám vào bề mặt, chảy xuống chậm hơn và để lại dấu vết.

Tiết kiệm năng lượng: Loại kính này sẽ được phủ một lớp hóa chất vanadium dioxide dày 5-10 nanômét (1mm=1 triệu nm). Vào mùa lạnh, loại kính này sẽ không cho bức xạ nhiệt thoát ra ngoài, ngăn ngừa sự mất nhiệt. Vào mùa nóng, kính lại ngăn cản bức xạ hồng ngoại từ mặt trời vào tòa nhà. Vanadium dioxide là một chất rẻ tiền và sẵn có, lại thêm việc chỉ cần phủ một lớp rất mỏng lên bề mặt, việc này khiến loại cửa sổ mới có lợi thế về mặt kinh tế hơn hẳn các loại cửa số tiết kiệm năng lượng có lớp phủ bằng vàng/bạc. Nhóm nghiên cứu của UCL tính toán chi phí sưởi ấm sẽ giảm được 40%.

Chống lóa: Thiết kế của các cấu trúc nano giúp loại cửa số này sở hữu cả khả năng chống phản chiếu như mắt bướm đêm và các loại động vật tiến hóa nhằm tránh bị thú săn mồi phát hiện. Loại kính này giúp giảm phán chiếu ánh sáng mặt trời trong phòng xuống dưới 5% – hiệu quả hơn so với mức 20-30% của các loại cửa sổ phủ vanadium dioxide khác.