Prozori su decenijama predstavljali jedan od najvećih problema kada je riječ o energetskoj efikasnosti zgrada. Kroz njih tokom zime izlazi toplota, dok ljeti omogućavaju pregrijavanje unutrašnjih prostora, zbog čega sistemi za grijanje i hlađenje troše dodatnu energiju. Iako se zidovi mogu izolovati debelim slojevima materijala, prozori moraju ostati providni. Upravo je taj zahtjev godinama ograničavao razvoj rješenja koja bi istovremeno obezbijedila i dobru izolaciju i prolazak prirodne svjetlosti.
Istraživači sa Univerziteta Colorado Boulder sada tvrde da su možda pronašli način da riješe taj dugogodišnji izazov. Razvili su novi transparentni izolacioni materijal koji gotovo u potpunosti propušta vidljivu svjetlost, ali istovremeno značajno smanjuje prolazak toplote kroz prozore.
Tehnologija bi, ukoliko se pokaže uspješnom i van laboratorija, mogla promijeniti način na koji se projektuju i koriste savremene zgrade, naročito one sa velikim staklenim površinama.
Materijal koji podsjeća na providnu „pucketavu foliju“
Novi materijal nazvan je MOCHI, odnosno Mesoporous Optically Clear Heat Insulator (Mezoporozni optički providni toplotni izolator). Iako naziv zvuči tehnički i komplikovano, princip rada prilično je jednostavan. Materijal funkcioniše poput visokotehnološke providne verzije pucketave folije. Riječ je o silikonskom gelu ispunjenom milijardama mikroskopskih vazdušnih džepova koji usporavaju prolazak toplote.
Više od 90% materijala zapravo čini vazduh, ali je on zarobljen u izuzetno sitnim porama, mnogo tanjim od ljudske dlake.
Toplota se kroz gasove inače prenosi sudaranjem molekula koji razmjenjuju energiju. Međutim, kod MOCHI materijala pore su toliko male da molekuli ne mogu slobodno da se kreću i efikasno prenose toplotu. Umjesto toga, stalno se sudaraju sa zidovima pora, čime se protok toplote značajno usporava. Rezultat je materijal koji djeluje gotovo potpuno providno, ali istovremeno funkcioniše kao vrlo efikasna izolacija.
Prema rezultatima testiranja, MOCHI propušta oko 99% vidljive svjetlosti, odbijajući tek minimalan dio dolaznog svjetla. Istovremeno, može blokirati i do deset puta više toplote od klasičnog prozorskog stakla.
To znači da bi prostorije tokom zime zadržavale više toplote, dok bi ljeti manje spoljne toplote ulazilo u enterijer. Posljedica bi bila manja potreba za grijanjem i rashlađivanjem, a samim tim i manja potrošnja energije.
Istraživači materijal mogu proizvoditi u tankim slojevima ili debljim panelima koji se postavljaju sa unutrašnje strane prozora, slično providnim zaštitnim folijama. Čak je i sloj debljine oko pet milimetara u eksperimentima pokazao značajno smanjenje prolaska toplote.
Potencijal za dugoročnu upotrebu u zgradama
Pokušaji razvoja transparentnih izolacionih materijala nisu novi. Neke ranije tehnologije, poput aerogela, uspijevale su efikasno da zadrže toplotu, ali su pritom rasipale svjetlost i stvarale mutan ili neproziran efekat na staklu.
Kod MOCHI-ja je pristup drugačiji. Struktura vazdušnih džepova raspoređena je tako da materijal zadržava vizuelnu jasnoću, bez zamagljivanja i gubitka transparentnosti. Upravo ta kombinacija, dobra izolacija uz gotovo potpuno očuvanu providnost, predstavlja ono što istraživači smatraju ključnim iskorakom.
Prema procjenama istraživača, premazi za prozore napravljeni od ovog materijala mogli bi ostati funkcionalni oko 20 godina nakon ugradnje. To bi ih učinilo dugoročnim rješenjem za unapređenje energetske efikasnosti objekata.
Zgrade danas troše približno 40% ukupno proizvedene energije na globalnom nivou, a značajan dio tih gubitaka vezan je upravo za grijanje i hlađenje prostora. Zato čak i relativno mala poboljšanja izolacije, ukoliko bi bila primijenjena na milione objekata, mogu imati ozbiljan efekat na ukupnu potrošnju energije i emisije gasova sa efektom staklene bašte.
Manji gubici toplote kroz prozore značili bi manje opterećenje za elektroenergetske sisteme i niže emisije štetnih gasova, posebno u urbanim sredinama sa velikim brojem stambenih i poslovnih objekata.
Šira primjena izvan klasičnih prozora
Istraživači vjeruju da bi se transparentni izolacioni materijali mogli koristiti i izvan standardnih prozorskih sistema. Kao potencijalne oblasti primjene navode krovne prozore, plastenike, ali i solarne termalne sisteme koji prikupljaju i skladište toplotu sunčeve energije.
Materijal bi mogao biti posebno zanimljiv savremenoj arhitekturi, koja često favorizuje velike staklene fasade i prostore ispunjene prirodnim svjetlom. Takvi objekti često izgledaju atraktivno, ali istovremeno stvaraju ozbiljne energetske izazove zbog velikih toplotnih gubitaka. MOCHI bi, barem prema očekivanjima istraživača, mogao omogućiti da se zadrže svijetli i otvoreni prostori, bez velikog energetskog kompromisa.
Tehnologija još nije spremna za tržište
Iako rezultati djeluju obećavajuće, tehnologija se i dalje nalazi u fazi istraživanja. Materijal se trenutno proizvodi u laboratorijskim uslovima, a naučnici upozoravaju da će proces proizvodnje morati postati brži i prilagođen masovnoj proizvodnji prije nego što tehnologija bude komercijalno dostupna.
Ipak, jedna od važnih prednosti jeste činjenica da su sastojci korišćeni za izradu materijala relativno jeftini. To bi, u slučaju uspješnog razvoja proizvodnih procesa, moglo otvoriti prostor za širu i finansijski prihvatljiviju primjenu.
Ponekad rješenja za velike energetske probleme ne dolaze u obliku komplikovanih sistema i masivne infrastrukture. Nekada se kriju u tankom, gotovo nevidljivom sloju materijala koji uspijeva da zadrži toplotu, a pritom i dalje propušta sunčevu svjetlost.
J.M.
Naslovna fotografija: Magnific
