Elektrokromiset pinnoitteet voivat osoittautua ratkaiseviksi tehokkaan LVI-järjestelmän saavuttamisessa

LVI:n energiankulutuksen ratkaiseminen

HVAC, eli lämmitys, ilmanvaihto ja ilmastointi, vastaa merkittävästä osasta maailmanlaajuista energiankulutusta, jäähdyttäen rakennuksia kesällä ja lämmittäen niitä talvella. EIA:n mukaan LVI-järjestelmien osuus on noin  40 % kokonaisenergiankulutuksesta kaupallisissa rakennuksissa ja 35 % asuinrakennuksissa.

Paljon työtä on tehty rakennusten jäähdytyksen ja lämmityksen parantamiseksi. Yksi keskeinen menetelmä on lämpöpumppien käyttöönotto, jotka siirtävät lämpöä sisään tai ulos rakennuksista paljon tehokkaammin kuin perinteiset järjestelmät. Ne ovat 2‑4 kertaa tehokkaampia kuin perinteiset lämmittimet ja voivat toimia myös jäähdytyksessä.

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

Lämpöpumput voivat myös kehittyä ajan myötä. Tällä hetkellä ne perustuvat pääosin kompressiopohjaiseen järjestelmään lämmön siirtämiseksi. Pian elektrokaloriset materiaalit voivat parantaa lämpöpumppien tehokkuutta entisestään.

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.

Tämä koskee erityisesti ikkunoiden lasia. Talvella rakennukseen halutaan mahdollisimman paljon valoa ja energiaa. Kesällä taas halutaan rajoittaa rakennusta lämmittävää energiaa, jotta ilmastoinnin ei tarvitse työskennellä entistä kovemmin.

Tästä ajatuksesta syntyi sähköväristen kalvojen konsepti: ohut materiaalikerros, jolla ikkunoiden tummennusta voidaan ohjata. Hyvin pieni sähkövirta muuttaa kalvon läpinäkyvästä värilliseksi, jolloin se absorboi infrapunasäteilyä.

Teknologia perustuu metalliorgaanisiin runkorakenteisiin eli MOF-materiaaleihin, joiden huokoisuus on erittäin suuri, yli 90%.

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.

Tuloksena on kalvo, joka muuttuu vihreäksi 0.8V:n jännitteellä ja tummanpunaiseksi tai ruskeaksi 1.6V:n jännitteellä.

Lähde: ACS

Kalvo erottuu aiemmista MOF-materiaaleista vakaudellaan: 4500 syklin jälkeen sen suorituskyvystä säilyi 95.7%. Lisäksi sen vasteaika on alle kaksi sekuntia.

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. Yhtiö voisi siis soveltua myös sähkövärisen lasin kaupallistamiseen.

Lähde: China Singyes

Yhtiö julkaisee talousraporttinsa englanniksi, mikä ei ole itsestään selvää pienemmille tai erikoistuneille kiinalaisille teollisuusyrityksille.

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

Yhtiö on innovatiivinen ja hyötyy todennäköisesti Kiinan talouden yleisestä kehityksestä sekä kehittyneiden materiaalien kasvavasta kysynnästä. Näitä materiaaleja käytetään mainosten esittämiseen ja yksityisyyden tarjoamiseen esimerkiksi hotellien ja toimistojen sisätiloissa.

2. Kewei Films

Kewei on yksityinen yhtiö, joka kuvaa itseään suurimmaksi ITO-PET-kalvojen, älykalvojen ja ikkunakalvojen valmistajaksi. Sen vuotuinen tuotantokapasiteetti on 60 miljoonaa metriä.

Tämä tekee siitä Kiinan suurimman ikkunatummennusten, maalinsuojakalvojen, autojen vinyyliteippauskalvojen ja älykalvojen valmistajan.

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

Lähde: Kewei

Kewein suuren koon vuoksi älykalvoalaan sijoittavien kannattaa seurata yhtiötä, vaikka se ei ole pörssilistattu. Tämä korostuu, jos uusia sähkövärisiä pinnoitteita kehitetään: ne voivat kasvattaa markkinoita ja antaa suurille vakiintuneille toimijoille mahdollisuuden alentaa tuotantokustannuksia kokonsa avulla.