Elektrochromatische Coatings Kunnen Cruciaal Zijn voor het Bereiken van Efficiënte HVAC

Oplossen van HVAC-energieverbruik

HVAC, of Verwarming, Ventilatie en Airconditioning, is verantwoordelijk voor een groot deel van het wereldwijde energieverbruik, doordat het gebouwen in de zomer koelt en in de winter verwarmt. Volgens de EIA vertegenwoordigt HVAC ongeveer 40 % van het totale energieverbruik in commerciële gebouwen en 35 % in residentiële gebouwen.

Er is veel inspanning geleverd om de manier waarop we gebouwen koelen en verwarmen te verbeteren. Een belangrijke methode is met name de adoptie van warmtepompen, die warmte in of uit gebouwen veel efficiënter verplaatsen dan conventionele systemen. Ze zijn 2‑4 x efficiënter dan conventionele verwarmingsketels en kunnen ook voor koeling worden gebruikt.

U kunt meer lezen over het onderwerp warmtepompen in “Why Are Heat Pumps Touted as a Top Option for Home Climate Control?”.

Warmtepompen kunnen in de loop der tijd ook beter worden. Voorlopig zijn ze grotendeels gebaseerd op een systeem dat compressie gebruikt om de warmte te verplaatsen. Binnenkort kunnen electrocalorische materialen de efficiëntie van warmtepompen nog verder verbeteren.

Echter, een andere manier om de energierekening voor koeling en verwarming te verlagen, is door de thermische verliezen in de eerste plaats te verbeteren. Een slecht geïsoleerd huis of kantoor zal zijn HVAC‑systeem onnodig laten opwarmen en afkoelen.

Betere isolatie is een eerste stap en maakt meestal deel uit van het initiële bouwontwerp of vereist dure retrofit‑/herbouw. Echter, zelfs isolatie kan maar zoveel doen; nieuwe materialen zouden kunnen helpen.

Voorbeeld: adaptieve dakpannen kunnen schakelen tussen een verwarmings‑ en een koelingsstand, afhankelijk van de temperatuur van de tegel.

Aanpasbare Isolatie

Een beperking van het gebruik van isolatie of geautomatiseerde reactieve materialen zoals adaptieve dakpannen is dat ze soms contraproductief kunnen zijn. Idealiter zouden we materialen willen die naar wens aan of uit kunnen worden geschakeld, waardoor de hoeveelheid energie die het gebouw in- of uitgaat, kan worden gemoduleerd.

Dit geldt vooral voor het glas dat in ramen wordt gebruikt. In de winter willen we zoveel mogelijk licht en energie het gebouw binnen laten. Maar in de zomer willen we de energie die het gebouw opwarmt beperken en de airconditioning niet dubbel zo hard laten werken.

Uit dit idee is het concept van elektrochromatische films voortgekomen, een dunne laag materiaal die de schaduw van de ramen naar wens kan activeren. Wanneer ze aan een zeer kleine elektrische stroom worden blootgesteld, kunnen deze films van transparant naar gekleurd omschakelen en warmte van infraroodstraling absorberen.

De technologie is gebaseerd op Metaal‑Organische Raamwerken (MOF’s), materialen met een zeer hoge porositeit (boven 90 %).

Het probleem is dat typische MOF‑films tot nu toe last hadden van trage responstijden en slechte stabiliteit. Dit maakte ze theoretisch veelbelovend, maar in de praktijk niet erg bruikbaar.

Dit zou veranderd kunnen zijn dankzij een nieuw MOF‑ontwerp dat is uitgevonden door onderzoekers van het Harbin Institute of Technology, Quzhou University, Chengdu University of Electronic Science and Technology en Yangzhou University in China.

Aangedreven Zonweringen

De elektrochromatische film die door de onderzoekers is ontwikkeld, werkt door een nieuw type MOF te integreren. Of, preciezer, “F‑gedoopte SnO₂ modificeren met 4‑mercaptobenzoëzuur en Ni‑IRMOF‑74@MBA‑films vervaardigen met behulp van 3,3′‑dihydroxy‑4,4′‑bifenyldicarboxylzuur”.

Vanwege het vermogen van de kristallijne stoffen om dunne films te vormen met poriegroottes die kunnen worden aangepast door de lengte van het organische ligand dat zich aan het metaalion bindt. Deze eigenschappen zorgen voor een verbeterde stroomgeleiding, nauwkeurigere kleurcontrole en duurzaamheid.

Het resultaat is een film die van kleur kan veranderen naar groen bij een spanning van 0,8 V en naar donkerrood/bruin bij 1,6 V.

Bron: ACS

De film onderscheidt zich van eerdere MOF’s door zijn stabiliteit (95,7 % retentie na 4500 cycli) en een snelle respons van minder dan 2 seconden.

Het is nog niet duidelijk hoe wijdverspreid de adoptie van een dergelijk systeem zal zijn. Maar over het algemeen, gezien de noodzaak om te decarboniseren en het energieverbruik te verminderen, is het een extra pijl in de pijlkoker om steden groener te maken.

Dunne Filmbedrijven

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

Het Chinese bedrijf betrad in 2010 het veld van optische dunne filmaterialen. Het produceert multimedia‑commerciële displaysystemen en creëert intelligente dimmende projectiesystemen, multimedia‑transparant foto‑elektrisch glas, enzovoort.

Dit omvat glazen wanden die ondoorzichtig kunnen worden gemaakt evenals hitte‑bestendige slimme film. Het zou dus een goede kandidaat kunnen zijn voor de inzet van elektrochromisch glas.

Bron: China Singyes

Het bedrijf publiceerde zijn financiële rapporten in het Engels, wat niet altijd gegarandeerd is voor kleinere of niche‑Chinese industriële bedrijven.

In 2023 breidde het bedrijf zich uit naar de productie van films voor motorvoertuigen, een snelgroeiende sector als gevolg van de groei van de Chinese automobielindustrie en Chinese auto‑exporten (voornamelijk EV’s).

Over het geheel genomen is het bedrijf innovatief en zal het waarschijnlijk profiteren van de algemene Chinese economische prestaties en de groeiende vraag naar geavanceerdere materialen om advertenties weer te geven en privacy te bieden in binnenruimtes zoals hotels en kantoren.

2. Kewei Films

Een privaat genoteerd bedrijf, Kewei is de “grootste ITO PET, slimme film, raamfilm‑fabrikant”, met een jaarlijkse productiecapaciteit van 60 miljoen meter.

Dit maakt het de grootste raam‑tint, lakbeschermingsfilm, autowrap‑vinylfilm en producent van slimme film van China.

Zijn raamfilms worden al gebruikt om koelingskosten te verlagen. Het produceerde ook slimme glas, met een opaciteit die naar wens kan worden ingeschakeld.

Bron: Kewei

Gezien de schaal van Kewei zouden investeerders in de slimme‑filmsector het bedrijf in de gaten moeten houden, zelfs als het niet beursgenoteerd is. Dit is vooral relevant als er nieuwe vormen van elektrochromatische coatings worden gecreëerd die de markt kunnen laten groeien en een voordeel bieden aan grote, gevestigde spelers die hun omvang kunnen benutten om productiekosten te verlagen.