Forse energiebesparing dankzij slimme ramen met een schakelaar

Slimme ramen die in de zomer dienen als zonwering, en s' winters alle zonlicht doorlaten. Dat is het idee van de zonwerende ramen van TU/e-promovendus Hitesh Khandelwal die onzichtbaar infrarood zonlicht tegenhouden, en het zichtbare licht doorlaten.

Nieuw is dat je deze ramen 'aan en uit' kunt zetten. Dit kan het energieverbruik voor koeling en verwarming van gebouwen tot 12 procent verminderen. Khandelwal promoveert op zijn technologie, op basis van organische vloeibare kristallen, op donderdag 11 mei aan de TU Eindhoven.

Het verwarmen, koelen en verlichten van gebouwen is verantwoordelijk voor meer dan 50% van al het energieverbruik in de gebouwde omgeving. Daglicht speelt hierin een belangrijke rol. Zo zorgt invallend zonlicht tijdens de zomer voor hoge temperaturen binnenshuis, die in warmere landen kan leiden tot fors meer gebruik van airconditioning. En in de winter zorgt zonlicht voor verwarming, dat stookkosten uitspaart.

Ramen die het zonlicht tegenhouden bestaan al lang. Een groot nadeel hiervan is echter dat deze vaak zichtbaar licht tegenhouden en dus verdonkeren en/of verkleuren. Daarnaast zijn deze ramen statisch, dat wil zeggen dat zij bijvoorbeeld altijd een afkoelend effect hebben, ook wanneer het niet nodig is zoals in de winter. Hierdoor moet met deze ramen gedurende de winterperiode extra worden bijgestookt om woningen op temperatuur te houden.

De slimme zonwerende ramen van Khandelwal kunnen licht tegenhouden met een golflengte van 700 tot 1400 nanometer. Dit licht bevindt zich in het infraroodbereik en is niet zichtbaar, maar bevat wel bijna 50% van de energie van het zonlicht. Het vernieuwende van deze ramen is daarnaast dat deze aan- en uitgeschakeld kunnen worden. Gebruikers kunnen hiervoor een aan/uit knop gebruiken, maar het zou ook automatisch kunnen op basis van bijvoorbeeld temperatuursensoren.

In de zonwerende laag zitten organische vloeibare kristallen verwerkt die we kennen van onze smartphones, die selectief licht van een bepaalde golflengte tegenhouden mits ze op een speciale manier zijn georganiseerd. Met het aanbrengen van een elektrische spanning kunnen deze moleculen worden 'uitgelijnd', en reflecteren ze het zonlicht. Via het toevoegen van verschillende vloeibaar kristallen moleculen, wist Khandelwal tot bijna 100% van het zonlicht tussen 700 nm en 1400 nm te blokkeren, terwijl de transparantie van het zichtbare licht nog steeds circa 90% bedraagt. Dit is vergelijkbaar met de transparantie van dubbel glas.

De coating werkt nu al optimaal tussen twee glasplaten in. Om de kosten omlaag te brengen heeft de promovendus ook prototypes ontwikkeld van een coating die op bestaande glasplaten kan worden aangebracht. Naast de toepassing in gebouwen zouden de slimme ramen ook in auto's en broeikassen kunnen helpen om het energieverbruik omlaag te brengen.