Elektrokromiset pinnoitteet voivat osoittautua ratkaiseviksi tehokkaan LVI-järjestelmän saavuttamisessa

LVI:n energiankulutuksen ratkaiseminen

Lämmitys, ilmanvaihto ja ilmastointi eli LVI kuluttavat paljon energiaa. Artikkelissa mainittu EIA:n arvio koskee Yhdysvaltojen rakennuksia, ei koko maailman energiankulutusta: noin 40 % liikerakennusten ja 35 % asuinrakennusten energiankulutuksesta.

Lämpöpumput siirtävät lämpöä sen sijaan, että tuottaisivat sen kokonaan sähkövastuksella. Sopivissa olosuhteissa ne voivat siirtää noin 2–4 yksikköä lämpöä yhtä käytettyä sähköenergiayksikköä kohti. Todellinen hyötysuhde riippuu laitteesta, lämpötilasta ja käyttötavasta; luku ei ole yleispätevä vertailu kaikkiin muihin lämmittimiin.

Lisää lämmityspumpuista voit lukea artikkelista “Miksi lämpöpumppuja pidetään yhtenä parhaista kodin lämpötilansäätöratkaisuista?”.

Lämpöpumppujen tekniikkaa kehitetään edelleen. Nykyiset laitteet käyttävät yleensä kompressorikäyttöistä kylmäainekiertoa. Tutkimuskohteena olevat elektrokaloriset materiaalit voisivat tulevaisuudessa tarjota vaihtoehtoisia lämmönsiirtotapoja, mutta niiden laajamittaisen käytön aikataulua ei ole varmistettu.

Toinen tapa vähentää jäähdytys‑ ja lämmitysenergiakustannuksia on vähentää lämmönhukkaa jo alun perin. Huonosti eristetty talo tai toimisto saa LVI‑järjestelmänsä lämmittämään ja jäähdyttämään ulkopuolta turhaan.

Parempi eristys on ensimmäinen askel, ja se on yleensä osa alkuperäistä rakennussuunnittelua tai vaatii kalliita peruskorjauksia/uudelleenrakentamista. Kuitenkin pelkän eristyksen mahdollisuuksilla on rajansa; uudet materiaalit voisivat auttaa.

Esimerkiksi adaptatiiviset kattotiilet voivat vaihtaa lämmitys- ja jäähdytystilaan riippuen tiilen lämpötilasta.

Mukautuva eristys

Eristyksen ja automaattisesti reagoivien materiaalien, kuten mukautuvien kattotiilien, rajoituksena on, että ne voivat joskus toimia tarkoitustaan vastaan. Ihannetapauksessa materiaalin toimintaa voisi ohjata halutessaan ja siten säädellä rakennukseen tulevaa tai sieltä poistuvaa energiaa.

Ikkunoiden läpi tulevaa auringon lämpöä voidaan joissakin olosuhteissa hyödyntää talvella ja rajoittaa kesällä. Sopiva säätö riippuu ilmastosta, rakennuksesta ja käyttäjien tarpeista.

Sähkövärisissä kalvoissa sähkön avulla muutetaan materiaalin optisia ominaisuuksia, esimerkiksi tummuutta tai valon läpäisyä. Näkyvän valon ja infrapunasäteilyn säätely riippuu materiaalista; kaikki sähköväriset kalvot eivät säädä niitä samalla tavalla.

Tässä tutkimuksessa käytetään metalliorgaanisia runkorakenteita eli MOF-materiaaleja. Ne voivat olla hyvin huokoisia, mutta yli 90 prosentin huokoisuutta ei voi yleistää kaikkiin MOF-materiaaleihin tai tähän kalvoon ilman mittaustietoa. Sähkövärinen tekniikka ei kokonaisuudessaan perustu vain MOF-materiaaleihin.

Ongelmana on ollut, että tavanomaiset MOF-kalvot reagoivat hitaasti ja niiden vakaus on heikko. Siksi ne ovat olleet teoriassa lupaavia mutta käytännössä vaikeasti hyödynnettäviä.

Tilanne saattaa muuttua uuden MOF-rakenteen ansiosta. Sen kehittivät tutkijat Kiinan Harbin Institute of Technology-, Quzhou University-, Chengdu University of Electronic Science and Technology- ja Yangzhou University -yliopistoista.

Sähköisesti ohjatut varjostimet

Tutkijoiden kehittämä sähkövärinen kalvo hyödyntää uudenlaista MOF-rakennetta. Tarkemmin sanottuna siinä muokataan fluorilla seostettua SnO2:ta 4-merkaptobentsoehapolla ja valmistetaan Ni-IRMOF-74@MBA-kalvoja käyttäen 3,3′-dihydroksi-4,4′-bifenyylidikarboksyylihappoa.

Kiteisistä aineista voidaan valmistaa ohutkalvoja, joiden huokoskokoa voi mukauttaa muuttamalla metalli-ioniin sitoutuvan orgaanisen ligandin pituutta. Nämä ominaisuudet parantavat virran kulkua, värien tarkkaa hallintaa ja kestävyyttä.

Tutkimuksen kalvo muuttui vihreäksi noin 0,8 voltin jännitteellä ja tummanpunaiseksi tai ruskeaksi noin 1,6 voltin jännitteellä.

Lähde: ACS

Tutkitun MOF-kalvon värjäytymis- ja vaalenemisajat olivat 1,9 ja 2,0 sekuntia, ja 4 500 syklin jälkeen mitattu suorituskyvyn säilyminen oli 95,7 %. Näitä kalvon tuloksia ei pidä sekoittaa kokonaisen sähkövärisen laitteen tuloksiin: laitteen vastaavat ajat olivat 2,3 ja 7,9 sekuntia ja suorituskyvyn säilyminen 85 % 1 200 syklin jälkeen. Tulokset koskevat tutkimuksen mittausolosuhteita.

Vielä ei tiedetä, kuinka laajasti tällainen järjestelmä otetaan käyttöön. Päästöjen ja energiankulutuksen vähentämistarve tekee siitä kuitenkin yhden uuden keinon muuttaa kaupunkeja ympäristöystävällisemmiksi.

Ohutkalvoyritykset

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

Kiinalainen yhtiö tuli optisten ohutkalvomateriaalien alalle vuonna 2010. Se valmistaa kaupallisia multimedianäyttöjärjestelmiä sekä kehittää älykkäitä himmennettäviä projektiojärjestelmiä, läpinäkyvää valosähköistä multimedialasia ja muita tuotteita.

Tuotteisiin kuuluu läpinäkymättömiksi muutettavia lasiseiniä ja lämpöä kestävää älykalvoa. Tällaiset yksityisyyttä säätelevät tuotteet voivat käyttää esimerkiksi PDLC-nestekidetekniikkaa, joka poikkeaa tässä käsitellystä sähkövärisestä MOF-kalvosta. Tuotevalikoima ei yksin osoita uuden tutkimuskalvon kaupallistamista.

Lähde: China Singyes

Yhtiö julkaisee talousraporttinsa englanniksi.

Vuonna 2023 yhtiö laajensi ajoneuvokalvojen tuotantoon. Ala kasvaa Kiinan autoteollisuuden ja etenkin sähköautojen viennin kasvun myötä.

Yhtiön tuotteilla on käyttökohteita esimerkiksi näytöissä ja sisätilojen yksityisyyden säätelyssä. Kysynnän kasvu tai tekninen osaaminen ei kuitenkaan takaa yhtiön tulevaa menestystä tai sijoitustuottoa.

2. Kewei Films

Kewei on yksityinen yhtiö. Se kuvaa itseään suureksi ITO-PET-kalvojen, älykalvojen ja ikkunakalvojen valmistajaksi ja ilmoittaa noin 60 miljoonan metrin vuotuisen tuotantokapasiteetin. Nämä ovat yhtiön omia kapasiteetti- ja markkina-asemaväitteitä.

Yhtiö kertoo valmistavansa ikkunatummennuksia, maalinsuojakalvoja, autojen vinyyliteippauskalvoja ja älykalvoja.

Sen ikkunakalvoja käytetään jo jäähdytyskustannusten vähentämiseen. Yhtiö valmistaa myös älylasia, jonka läpinäkymättömyyttä voi ohjata halutessaan.

Lähde: Kewei

Kewei toimii älykalvojen markkinoilla, mutta sen osakkeilla ei käydä julkista pörssikauppaa. Uudet sähköväriset pinnoitteet voivat avata markkinoita, mutta yhtiön tuotteiden yhteyttä kyseiseen MOF-tutkimukseen tai siitä saatavaa kaupallista hyötyä ei ole osoitettu.