Las celdas de fluido que ahorran energía pueden dar sombra y enfriar edificios dinámicamente

Un gran porcentaje de la energía de un edificio se utiliza para calefacción y refrigeración, pero un nuevo sistema de sombreado dinámico diseñado por investigadores de la Universidad de Toronto podría ayudar a gestionar la energía.

Inspirado en la piel del krill, los peces (por ejemplo, la tilapia) y los cangrejos, el sistema utiliza células pigmentarias en flor que pueden bloquear la luz según sea necesario. El krill es un organismo marino diminuto que suele ser transparente pero que tiene la capacidad de cambiar los pigmentos de las células debajo de la piel, lo que les permite oscurecerse para protegerse del daño de los rayos ultravioleta de la luz solar intensa. Esto, razonó el equipo de UToronto, sería una habilidad útil para ventanas y fachadas de edificios.

El prototipo del equipo inspirado en el krill consiste en células optofluídicas que pueden cambiar entre estados transparentes y opacos según sea necesario, utilizando relativamente poca energía. Dentro de la celda hay una capa de 1 mm de aceite mineral entre dos láminas de plástico. Para oscurecerla, se puede inyectar en la célula una pequeña cantidad de agua que contiene un pigmento o tinte a través de un tubo conectado, creando una “floración” de un color más oscuro.

Cuanto más pigmento se bombee, mayor será la floración, y el caudal puede dictar la forma que crea. Los caudales bajos crean un patrón circular, mientras que los caudales más altos producen estructuras ramificadas que se asemejan a árboles o fractales. Posteriormente, el pigmento se puede bombear para devolver la célula a un estado transparente.

“Estamos interesados ​​en cómo se pueden utilizar los ‘fluidos estancos’ de la química verde y sostenible para cambiar las propiedades de los materiales”, dijo Ben Hatton, autor principal del estudio. Este es un método muy versátil: no sólo podemos controlar el tamaño y la forma del agua en cada celda, sino también ajustar las propiedades químicas u ópticas del tinte en el agua. Puede ser de cualquier color u opaco.

El equipo prevé que la red de estas células optofluídicas se utilizará en ventanas o fachadas de edificios como sistema de control de temperatura de baja energía. En un día caluroso de verano, las células se pueden cambiar a opacas para bloquear la luz solar y luego volver a ser transparentes después del atardecer.

Los investigadores modelaron qué tan bien podría funcionar un sistema de este tipo a escala de un edificio y compararon los posibles ahorros de energía con otros dos sistemas: persianas motorizadas o ventanas electrocrómicas, que utilizan cambios de voltaje para cambiar la transparencia del revestimiento de vidrio.

Descubrimos que nuestro sistema podría reducir el consumo de energía para calefacción, refrigeración e iluminación hasta en un 30% en comparación con las otras dos opciones, afirmó Raphael Kay, autor del estudio. La razón principal de esto es que tenemos un control mucho mejor sobre el alcance y la duración de la protección solar. Nuestro sistema es análogo a abrir y cerrar cientos de pequeñas persianas en diferentes lugares y momentos de la fachada. Podemos lograr todo esto con un flujo de fluidos simple, escalable y asequible.

El equipo también afirma que las pantallas optofluídicas se pueden utilizar para crear obras de arte a gran escala.

Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nature Communications. Puedes ver las células en acción en el vídeo a continuación.

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fuente: Universidad de Toronto | Nuevo Atlas