건물을 시원하게 유지하는 지능형 유리 코팅
Fraunhofer 연구원들은 햇빛에 어두워지는 창문을 위한 스마트 코팅을 개발했습니다. 이것은 전기 및 열적으로 반응하는 전기 변색 및 열 변색 재료를 사용합니다. 대형 유리 커튼월이 있는 건물의 경우 일사량으로 인해 실내가 과열되는 것을 방지하여 에너지 집약적인 에어컨에 대한 수요를 줄일 수 있습니다.
건설 산업은 온실 가스의 주요 배출원 중 하나입니다. 독일 환경청의 데이터에 따르면 건물은 국가 CO30 배출량의 약 2%, 에너지 소비의 35%를 차지합니다. 현대 도시를 지배하는 사무실 건물과 같이 대형 유리 커튼월과 지붕이 있는 건물은 특히 문제가 됩니다. 그들은 특히 여름에 햇볕에 뜨거워집니다. 그러나 블라인드와 셔터를 사용하여 그늘을 제공하는 것은 유리의 미적 감각을 감소시키고 외부 시야를 방해하기 때문에 일반적으로 환영받지 못합니다. 대신 냉방을 위해 내부적으로 공조가 사용되는데, 이는 많은 전력을 필요로 하고 건물의 탄소 발자국을 증가시킵니다.
Wiltsburg의 Fraunhofer Silicate Research Institute(ISC)와 Dresden의 Fraunhofer Organic Electron, Electron Beam 및 Plasma Technology FEP Institute는 이 문제를 해결하기 위한 복잡한 솔루션을 개발했습니다. Switch2Save 프로젝트에서 연구원들은 전기 변색 및 열 변색 재료를 사용하여 창과 유리 커튼월의 투명 코팅을 연구해 왔습니다. 이것은 방을 시원하게 유지하기 위해 창 외부에 가변적이고 투명한 어두운 색조를 추가합니다. Fraunhofer Institute는 이 EU 자금 지원 연구 프로젝트를 수행하기 위해 XNUMX개 EU 국가의 대학 및 산업 파트너와 파트너 관계를 맺었습니다.
전기 변색 코팅은 투명 전도성 필름에 코팅된 다음 "개방"될 수 있습니다. 전압을 가하면 이온과 전자가 이동하여 코팅이 어두워지고 창에 착색이 됩니다. 반면에 열변색 코팅이 역할을 합니다. Fraunhofer ISC 일렉트로크로믹 시스템 팀의 매니저인 Dr. Marco Schott는 특정 주변 온도에 도달하면 태양의 열복사를 반사한다고 설명했습니다.
전기 변색 소자를 사용하면 센서를 사용하여 밝기 및 온도와 같은 요소를 측정하고 그 결과를 제어 시스템으로 보낼 수 있습니다. 이렇게 하면 필름이 전류 또는 전압 펄스를 보내도록 안내하고 트리거 창이 어두워집니다. 온도나 밝기가 너무 높아지면 유리 표면이 점차 어두워집니다. 이것은 방이 과열되는 것을 방지하고 에어컨의 필요성을 줄여줍니다. 이는 맑은 기후와 대형 유리 커튼월이 있는 건물에 특히 유용합니다. 맑은 날에는 눈부심 방지 역할도 할 수 있습니다. 창은 흐린 날과 밤에도 밝게 유지됩니다.
Fraunhofer 연구원들은 또한 이 기술이 일상적인 사용에 적합한지 여부도 고려했습니다. 창문이 갑자기 어두워지는 것이 아니라 몇 분 안에 서서히 어두워집니다. Short는 에너지 소비가 매우 낮다고 설명했습니다. 더 나은 경우, 전기 변색 필름은 변환 과정에서 전력만 필요하며 매우 낮은 전압으로 착색 과정을 시작하기에 충분합니다. 열변색 물질은 전기를 전혀 필요로 하지 않지만 태양에 의해 생성된 열에 수동적으로 반응합니다. 전환 가능한 시스템을 보완하거나 전환 가능한 솔루션이 필요하지 않은 대안으로 사용할 수 있습니다.
Switch2Save는 공조 시스템의 사용을 줄이거나 공조 시스템에 대한 수요를 완전히 제거하여 실외 온도가 높은 지역(예: 남부 지역)에서 많은 에너지를 절약할 것을 약속합니다. Switch2Save 프로젝트의 코디네이터이자 Fraunhofer FEP의 연구 팀장인 Dr. John Fahlteich는 유럽의 따뜻한 지역에서 현대식 건물의 냉난방 에너지 수요를 최대 70%까지 줄일 수 있다고 설명했습니다. 추운 북부 지역에서는 비용 절감 효과가 크지 않지만 직사광선을 방지하기 위한 눈부심 방지 보호 장치로도 시스템을 사용할 수 있습니다.
원칙적으로 복합 창에서 전기 변색 층과 열 변색 층의 조합은 더 큰 유연성을 제공합니다. 이를 사용하여 건축가와 개발자는 다양한 영역과 건물에 대한 개인화된 솔루션을 제공할 수 있습니다. 그리스 아테네에서 두 번째로 큰 병원의 소아과와 스웨덴 웁살라에 있는 사무실 건물에 이 기술을 설치하고 있습니다. 두 건물 모두에서 새 창을 설치하기 전과 설치한 후 2년 동안 에너지 소비를 모니터링하고 비교할 것입니다. 그렇게 함으로써 우리는 SwitchXNUMXSave 기술의 실제 성능을 보여줄 수 있고 다양한 기후 지역에 대한 기술을 계속 테스트하고 개선할 수 있다고 Fahlteich는 말했습니다.
연구원들은 또한 제조 문제를 해결했습니다. 전기 변색 코팅은 고분자 기반 필름 기판에 적용됩니다. 반면 열변색 코팅은 얇은 유리 기판을 사용합니다. 습식 화학 및 진공 코팅 공정은 경제적인 코일 투 코일 제조 시스템에 사용됩니다. 그런 다음 전환 가능한 구성 요소를 진공 상태에서 4mm 두께의 창 유리에 라미네이팅한 다음 절연 유리 장치에 통합합니다. 코팅 공정은 산업적 규모에서도 경제적으로 실현 가능합니다. 전기 변색 및 열 변색 전환 가능 구성 요소는 두께가 수백 미크론에 불과하며 평방 미터당 500g 미만입니다. 결과적으로 창에 무게를 거의 추가하지 않으므로 건물 구조를 변경하지 않고 기존 건물에 개보수할 수 있습니다.
프로젝트 얼라이언스는 현재 기술을 더욱 향상시키기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 전문가 팀은 이 기술의 잠재력을 더 잘 활용하기 위해 합성 창에 전기 변색 및 열 변색 요소를 결합하는 방법을 연구하고 있습니다. 추가 연구 목표에는 곡선 유리 형태에 코팅을 적용하고 기존 파란색 및 회색 옵션에 더 많은 색상을 추가하는 것이 포함됩니다.
세계 온난화 및 유럽 녹색 협정의 목표는 향후 몇 년 동안 에너지 절약형 건물 기술에 대한 수요를 크게 증가시킬 것입니다. 2050년까지 EU의 모든 건물은 탄소 중립이 될 것으로 예상됩니다. 전기 변색 및 열 변색 창에 대한 EU의 Switch2Save 프로젝트는 이에 중요한 기여를 할 수 있습니다.
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