Elektrokromatiska beläggningar kan visa sig avgörande för att uppnå effektiv HVAC

Lösa HVAC:s energianvändning

HVAC, eller värme, ventilation och luftkonditionering, står för en stor del av den globala energianvändningen, genom att kyla byggnader på sommaren och värma dem på vintern. Enligt EIA står HVAC för ungefär 40 % av den totala energiförbrukningen i kommersiella byggnader och 35 % i bostadsbyggnader.

Mycket arbete har lagts ner på att förbättra hur vi kyler och värmer byggnader. En viktig metod är särskilt införandet av värmepumpar, som överför värme in i eller ut ur byggnader mycket mer effektivt än konventionella system. De är 2–4 gånger mer effektiva än panna‑värmare och kan även användas för kylning.

Du kan läsa mer om ämnet värmepumpar i “Varför värmepumpar hyllas som ett toppalternativ för hemmaklimatkontroll?“.

Värmepumpar kan också bli bättre med tiden. För närvarande är de mestadels baserade på ett system som använder kompression för att flytta värmen. Snart kan elektrokaloriska material förbättra värmepumpars effektivitet ännu mer.

En annan metod för att minska kostnaden för kyl‑ och värmeenergi är att förbättra de termiska förlusterna från början. Ett dåligt isolerat hus eller kontor får sitt HVAC‑system att onödigt värma och kyla utsidan.

Bättre isolering är ett första steg och ingår vanligtvis i den initiala byggdesignen eller kräver dyr eftermontering/ombyggnad. Men även isolering kan bara göra så mycket; nya material kan hjälpa.

Till exempel kan adaptiva takplattor växla mellan ett värmetillstånd och ett kyltillstånd, beroende på plattans temperatur.

Adaptiv isolering

En begränsning med att använda isolering eller automatiska reaktiva material som adaptiva takplattor är att de ibland kan vara kontraproduktiva. Idealiskt sett skulle vi föredra material som kan slås på eller av efter behov, och modulera mängden energi som går in i eller ut ur byggnaden.

Detta gäller särskilt för glaset i fönstren. På vintern vill vi ha så mycket ljus och energi som möjligt som kommer in i byggnaden. Men på sommaren vill vi begränsa den energi som värmer byggnaden och tvingar luftkonditioneringen att arbeta dubbelt så hårt.

Ur denna idé uppstod konceptet elektrokromatiska filmer, ett tunt lager material som kan aktivera skuggning av fönstren efter behov. När de utsätts för en mycket liten elektrisk ström kan dessa filmer gå från transparenta till färgade och absorbera värme från infraröd strålning.

Tekniken bygger på metallorganiska ramar (MOF), material med mycket hög porositet (över 90 %).

Problemet är att fram till nu har typiska MOF‑filmer lidit av långsamma svarstider och dålig stabilitet. Detta gjorde dem lovande i teorin men inte särskilt användbara i praktiken.

Detta kan ha förändrats tack vare en ny MOF‑design som uppfunnits av forskare vid Harbin Institute of Technology, Quzhou University, Chengdu University of Electronic Science and Technology och Yangzhou University i Kina.

Drivna skuggor

Den elektrokromatiska filmen som forskarna utvecklat fungerar genom att integrera en ny typ av MOF. Eller mer exakt, “modifiera F‑dopad SnO2 med 4‑mercaptobenzoic acid och tillverka Ni‑IRMOF‑74@MBA‑filmer med hjälp av 3,3′‑dihydroxy‑4,4′‑bifenyldikarboxylsyra”.

På grund av de kristallina ämnenas förmåga att bilda tunna filmer med porstorlekar som kan anpassas genom att ändra längden på den organiska liganden som binder till metalljonen. Dessa egenskaper möjliggör förbättrad strömflöde, mer exakt färgkontroll och hållbarhet.

Resultatet är en film som kan skifta färg till grönt vid 0,8 V och mörkrött/brunt vid 1,6 V.

Källa: ACS

Filmen är anmärkningsvärd jämfört med tidigare MOF på grund av sin stabilitet (95,7 % bibehållande efter 4500 cykler) och ett snabbt svar på under 2 sekunder.

Det är ännu inte klart hur utbrett ett sådant system kan bli. Men i stort sett, på grund av behovet av att avkarbonisera och minska energiförbrukningen, är det ett ytterligare verktyg i verktygslådan för att göra städer grönare.

Företag inom tunna filmer

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

Det kinesiska företaget gick in i området för optiska tunna filmaterial år 2010. Det producerar multimediakomersiella displaysystem och skapar intelligenta dimningsprojektioner, multimediat genomskinligt fotoelektriskt glas osv.

Detta inkluderar glasväggar som kan göras ogenomskinliga samt värmebeständig smart film. Så det kan också vara en bra kandidat för att implementera elektrokromatiskt glas.

Källa: China Singyes

Företaget publicerade sin finansiella rapport på engelska, vilket inte alltid är garanterat för mindre eller nischade kinesiska industriföretag.

Företaget har under 2023 expanderat till produktion av fordonfilmer, en blomstrande sektor i takt med tillväxten i den kinesiska bilindustrin och kinesiska bilexport (mest elbilar).

Sammanfattningsvis är företaget innovativt och kommer sannolikt att dra nytta av Kinas övergripande ekonomiska prestation samt den växande efterfrågan på mer avancerade material för att visa reklam och erbjuda integritet i inomhusmiljöer som hotell och kontor.

2. Kewei Films

Ett privat noterat företag, Kewei är den “största ITO PET-, smartfilm- och fönsterfilmstillverkaren”, med en årlig produktionskapacitet på 60 miljoner meter.

Detta gör det till Kinas största fönstertoningsfilm, lackskyddsfilm, bilfolievinylfilm och smartfilmstillverkare.

Dess fönsterfilmer används redan för att minska kylkostnader. Det har också producerat smartglas, med en opacitet som kan slås på efter behov.

Källa: Kewei

Med tanke på Keweis omfattning bör investerare i smartfilmsektorn hålla ett öga på företaget även om det inte är börsnoterat. Detta är särskilt sant om nya former av elektrokromatiska beläggningar skapas som kan expandera marknaden och ge en fördel till stora etablerade aktörer som kan utnyttja sin storlek för att sänka produktionskostnaderna.