Elektrokromiske belægninger kan vise sig afgørende for at opnå effektiv HVAC

Løsning af HVAC-energiforbrug

HVAC, eller opvarmning, ventilation og klimaanlæg, er ansvarlig for en stor del af den globale energiforbrug, ved at køle bygninger om sommeren og varme dem om vinteren. Ifølge EIA udgør HVAC cirka 40 % af det samlede energiforbrug i kommercielle bygninger og 35 % i boliger.

Der er gjort en stor indsats for at forbedre måden, vi køler og varmer bygninger på. En vigtig metode er især indførelsen af varmepumper, som overfører varme ind i eller ud af bygninger langt mere effektivt end konventionelle systemer. De er 2‑4 gange mere effektive end traditionelle fyringsanlæg og kan også bruges til køling.

Du kan læse mere om varmepumper i “Why Are Heat Pumps Touted as a Top Option for Home Climate Control?”.

Varmepumper kan også blive bedre over tid. På nuværende tidspunkt er de for det meste baseret på et kompressionssystem til at flytte varmen. Snart kan elektrokaloriske materialer forbedre varmepumpers effektivitet yderligere.

En anden måde at reducere energiregningen for køling og opvarmning på er at forbedre de termiske tab fra starten. Et dårligt isoleret hus eller kontor vil få sit HVAC‑system til at varme og køle uden formål.

Bedre isolering er et første skridt og er normalt en del af den indledende bygningstegning eller kræver dyr eftermontering/genopbygning. Men selv isolering kan kun gøre så meget; nye materialer kan hjælpe.

For eksempel kan adaptive tagfliser skifte mellem en opvarmnings‑ og en kølings‑tilstand, afhængigt af flisens temperatur.

Tilpasningsdygtig isolering

En begrænsning ved brug af isolering eller automatiske reaktive materialer som adaptive tagfliser er, at de nogle gange kan være kontraproduktive. Ideelt set vil vi foretrække materialer, der kan tændes eller slukkes efter ønske, så de kan modulere mængden af energi, der kommer ind i eller ud af bygningen.

Dette gælder især for glasset i vinduer. Om vinteren ønsker vi så meget lys og energi som muligt ind i bygningen. Men om sommeren vil vi begrænse den energi, der varmer bygningen og tvinger klimaanlægget til at arbejde dobbelt så hårdt.

Ud fra denne idé opstod konceptet elektrokromiske film, et tyndt lag materiale, der kan aktivere skygge på vinduerne efter ønske. Når de udsættes for en meget lille elektrisk strøm, kan disse film skifte fra gennemsigtige til farvede og absorbere varme fra infrarød stråling.

Teknologien bygger på Metal‑Organiske Rammer (MOF’er), materialer med meget høj porøsitet (over 90 %).

Problemet er, at typiske MOF‑film indtil nu har haft langsomme responstider og dårlig stabilitet. Det gjorde dem lovende i teorien, men ikke særlig brugbare i praksis.

Dette kan have ændret sig takket være et nyt MOF‑design opfundet af forskere ved Harbin Institute of Technology, Quzhou University, Chengdu University of Electronic Science and Technology og Yangzhou University i Kina.

Drevne skærme

Den elektrokromiske film udviklet af forskerne fungerer ved at integrere en ny type MOF. Eller mere præcist, “modificering af F‑dopet SnO2 med 4‑mercaptobenzoic syre og fremstilling af Ni‑IRMOF‑74@MBA‑film ved brug af 3,3′‑dihydroxy‑4,4′‑biphenyldicarboxylsyre”.

På grund af de krystallinske stoffers evne til at danne tynde film med porestørrelser, der kan tilpasses ved at ændre længden af den organiske ligand, der binder til metalionen. Disse egenskaber muliggør forbedret strømflow, mere præcis farvestyring og holdbarhed.

Resultatet er en film, der kan skifte farve til grøn ved 0,8 V og mørk rød/brun ved 1,6 V.

Kilde: ACS

Filmen er bemærkelsesværdig i forhold til tidligere MOF‑film på grund af dens stabilitet (95,7 % fastholdelse efter 4500 cyklusser) og en hurtig responstid på under 2 sekunder.

Det er endnu ikke klart, hvor udbredt en sådan systemadoption vil blive. Men samlet set, på grund af behovet for at dekarbonisere og reducere energiforbruget, er det endnu en pil i buen for at gøre byer grønnere.

Tynde filmvirksomheder

1. China Singyes New Materials Holdings Limited (8073.HK)

Det kinesiske selskab gik ind i feltet for optiske tynde filmmaterialer i 2010. Det producerer multimedie‑kommercielle displaysystemer og skaber intelligente dæmpnings‑projektioner, multimedie‑gennemsigtigt fotoelektrisk glas osv.

Dette inkluderer glasvægge, der kan gøres uigennemsigtige samt varmebestandig smart‑film. Så det kunne også være en god kandidat til at implementere elektrokromisk glas.

Kilde: China Singyes

Selskabet offentliggjorde dets finansielle rapporter på engelsk, hvilket ikke altid er garanteret for mindre eller niche kinesiske industrivirksomheder.

Selskabet har i 2023 udvidet produktionen af motorvogn‑film, en blomstrende sektor i takt med væksten i den kinesiske bilindustri og kinesisk bil‑eksport (primært el‑biler).

Samlet set er selskabet innovativt og vil sandsynligvis drage fordel af den overordnede kinesiske økonomiske præstation samt den stigende efterspørgsel efter mere avancerede materialer til at vise reklamer og tilbyde privatliv i indvendige rum som hoteller og kontorer.

2. Kewei Films

Et privat noteret selskab, Kewei er den “største ITO PET, smart‑film, vinduesfilmproducent”, med en årlig produktionskapacitet på 60 millioner meter.

Dette gør det til Kinas største producent af vindues‑tint, lakbeskyttelsesfilm, bil‑indpaknings‑vinylfilm og smart‑film.

Deres vinduesfilm bruges allerede til at reducere køleomkostninger. De har også produceret smart‑glas, med en opacitet der kan slås til efter ønske.

Kilde: Kewei

På grund af Keweis størrelse bør investorer i smart‑film‑sektoren holde øje med selskabet, selvom det ikke er børsnoteret. Dette er især sandt, hvis nye former for elektrokromiske belægninger skabes, som kan udvide markedet og give en fordel til store etablerede aktører, der kan udnytte deres størrelse til at reducere produktionsomkostninger.