स्मार्ट ग्लास कोटिंग कांच की इमारतों को ठंडा करती है

निर्माण उद्योग ग्रीनहाउस गैसों के सबसे बड़े उत्सर्जकों में से एक है। जर्मन पर्यावरण एजेंसी के अनुसार, इमारतें देश के CO2 उत्सर्जन का लगभग 30 प्रतिशत और इसकी ऊर्जा खपत का 35 प्रतिशत हिस्सा हैं। बड़े कांच के अग्रभाग और छतों वाली इमारतें, जैसे कि कार्यालय भवन जो आधुनिक शहरों पर हावी हैं, विशेष रूप से समस्याग्रस्त हैं। वे धूप में गर्म हो जाते हैं, खासकर गर्मियों में। हालांकि, छाया प्रदान करने के लिए ब्लाइंड्स और ब्लाइंड्स का उपयोग आम तौर पर अवांछनीय है क्योंकि वे कांच के सौंदर्यशास्त्र से अलग हो जाते हैं और बाहर के दृश्यों में बाधा डालते हैं। इसके बजाय, इंटीरियर को एयर कंडीशनिंग से ठंडा किया जाता है, जिसके लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है और इमारत के कार्बन फुटप्रिंट को बढ़ाता है।

वुर्जबर्ग में सिलिकेट रिसर्च आईएससी के फ्रौनहोफर संस्थान और ड्रेसडेन में कार्बनिक इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन बीम और प्लाज्मा प्रौद्योगिकी एफईपी के फ्रौनहोफर संस्थान ने इस प्रश्न का एक जटिल समाधान विकसित किया है। Switch2Save परियोजना में, शोधकर्ता इलेक्ट्रोक्रोमिक और थर्मोक्रोमिक सामग्रियों का उपयोग करके खिड़कियों और कांच के अग्रभागों के लिए स्पष्ट कोटिंग्स पर काम कर रहे हैं। ये कमरे को ठंडा रखते हुए, खिड़की के बाहर एक चर, पारदर्शी गहरा रंग जोड़ते हैं। इस यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान परियोजना पर फ्राउनहोफर संस्थान ने छह यूरोपीय संघ के देशों में विश्वविद्यालय और औद्योगिक भागीदारों के साथ सहयोग किया है।

इलेक्ट्रोक्रोमिक कोटिंग एक पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्म पर लागू होती है, जिसे "चालू" किया जा सकता है। वोल्टेज लगाने से आयनों और इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण शुरू हो जाता है जो कोटिंग को काला कर देता है और खिड़की को रंग देता है। दूसरी ओर, थर्मोक्रोमिक कोटिंग्स, एक निश्चित परिवेश के तापमान पर पहुंचने पर सूर्य से थर्मल विकिरण को प्रतिबिंबित करके काम करती हैं, फ्राउनहोफर आईएससी इलेक्ट्रोक्रोमिक सिस्टम्स के समूह प्रबंधक डॉ. मार्को शॉट बताते हैं।

इलेक्ट्रोक्रोमिक तत्वों के साथ, सेंसर का उपयोग चमक और तापमान जैसे कारकों को मापने और नियंत्रण प्रणाली को परिणाम भेजने के लिए किया जा सकता है। यह प्रवाहकीय फिल्म को एक करंट या वोल्टेज पल्स भेजता है, जिससे खिड़की का काला पड़ना शुरू हो जाता है। जब भी तापमान या चमक बहुत अधिक हो जाती है, कांच की सतह धीरे-धीरे काली हो जाएगी। यह कमरे को ज़्यादा गरम होने से रोकता है और एयर कंडीशनिंग की आवश्यकता को कम करता है, जो विशेष रूप से धूप वाले मौसम और बड़े कांच के अग्रभाग वाली इमारतों में उपयोगी है। यह धूप के दिनों में एंटी-ग्लेयर सुरक्षा के रूप में भी काम करता है। बादल भरे दिनों और रात में खिड़कियां चमकीली रहेंगी।

फ्राउनहोफर शोधकर्ताओं ने यह भी विचार किया कि क्या तकनीक हर रोज इस्तेमाल के लिए उपयुक्त है। Schott ने समझाया कि खिड़कियां अचानक मंद नहीं होती हैं, लेकिन बहुत कम ऊर्जा खपत के साथ धीरे-धीरे कुछ मिनटों में मंद हो जाती हैं। पसंदीदा मामले में, इलेक्ट्रोक्रोमिक फिल्म को केवल स्विचिंग प्रक्रिया के दौरान बिजली की आवश्यकता होती है, और रंग प्रक्रिया शुरू करने के लिए बहुत कम वोल्टेज पर्याप्त होते हैं। थर्मोक्रोमिक सामग्री को बिजली की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन निष्क्रिय रूप से सूर्य द्वारा उत्पन्न गर्मी का जवाब देती है। उनका उपयोग स्विचेबल सिस्टम के पूरक के लिए या एक विकल्प के रूप में किया जा सकता है जहां स्विच करने योग्य समाधान की आवश्यकता नहीं होती है।

Switch2Save एयर कंडीशनिंग सिस्टम के उपयोग को कम करके या उनकी आवश्यकता को पूरी तरह से समाप्त करके उच्च बाहरी तापमान (यानी दक्षिणी क्षेत्रों) वाले क्षेत्रों में महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत का वादा करता है। फ्राउन्होफर एफईपी के स्विच2सेव में परियोजना समन्वयक और अनुसंधान समूह के नेता डॉ. जॉन फाहलेटिच ने बताया कि यूरोप के गर्म क्षेत्रों में, आधुनिक इमारतों की शीतलन और ताप ऊर्जा आवश्यकताओं को 70 प्रतिशत तक कम किया जा सकता है। कूलर उत्तरी क्षेत्रों में, बचत बहुत बड़ी नहीं है, लेकिन सिस्टम को सीधे सूर्य की रोशनी से विरोधी चमक संरक्षण के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

सिद्धांत रूप में, समग्र खिड़कियों में इलेक्ट्रोक्रोमिक और थर्मोक्रोमिक परतों का संयोजन सबसे बड़ा संभव लचीलापन प्रदान करता है। इसका उपयोग करके, आर्किटेक्ट और डेवलपर्स विभिन्न क्षेत्रों और इमारतों के लिए अलग-अलग समाधान प्रदान कर सकते हैं। हम एथेंस, ग्रीस में दूसरे सबसे बड़े अस्पताल के बाल चिकित्सा क्लिनिक और उप्साला, स्वीडन में एक कार्यालय भवन में प्रौद्योगिकी स्थापित कर रहे हैं। दोनों इमारतों में, ऊर्जा की खपत की निगरानी की जाएगी और नई खिड़कियां स्थापित करने से पहले और बाद में पूरे एक साल की तुलना की जाएगी। ऐसा करके, हम स्विच2सेव प्रौद्योगिकी के वास्तविक प्रदर्शन को प्रदर्शित कर सकते हैं और विभिन्न जलवायु क्षेत्रों के लिए प्रौद्योगिकी का परीक्षण और सुधार जारी रख सकते हैं, फाहलेटिच ने कहा।

शोधकर्ताओं ने विनिर्माण चुनौतियों का भी सामना किया। पॉलिमर-आधारित फिल्म सबस्ट्रेट्स पर इलेक्ट्रोक्रोमिक कोटिंग्स लागू की जाती हैं। दूसरी ओर, थर्मोक्रोमिक कोटिंग्स पतले ग्लास सबस्ट्रेट्स का उपयोग करती हैं। किफायती रोल-टू-रोल निर्माण प्रणालियों के लिए गीले रासायनिक और वैक्यूम कोटिंग प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। स्विच करने योग्य असेंबली फिर वैक्यूम को 4 मिमी मोटी खिड़की के शीशे पर लेमिनेट किया जाता है, जिसे बाद में इंसुलेटिंग ग्लास यूनिट में एकीकृत किया जाता है। कोटिंग प्रक्रिया भी औद्योगिक पैमाने पर आर्थिक रूप से संभव है। इलेक्ट्रोक्रोमिक और थर्मोक्रोमिक स्विचेबल तत्व केवल कुछ सौ माइक्रोन मोटे और 500 ग्राम प्रति वर्ग मीटर से कम होते हैं। नतीजतन, वे खिड़कियों पर मुश्किल से कोई भार जोड़ते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें भवन संरचना को बदले बिना मौजूदा इमारतों में फिर से लगाया जा सकता है।

प्रोजेक्ट कंसोर्टियम वर्तमान में प्रौद्योगिकी को और बेहतर बनाने के लिए काम कर रहा है। उदाहरण के लिए, विशेषज्ञों की टीम इस बात की जांच कर रही है कि प्रौद्योगिकी की क्षमता का बेहतर दोहन करने के लिए कंपोजिट विंडो में इलेक्ट्रोक्रोमिक और थर्मोक्रोमिक तत्वों को कैसे जोड़ा जाए। आगे के शोध लक्ष्यों में कोटिंग को घुमावदार ग्लास रूपों में बदलना और मौजूदा नीले और भूरे रंग के विकल्पों में अधिक रंग जोड़ना शामिल है।

विश्व तापन और यूरोपीय ग्रीन डील के लक्ष्यों से आने वाले वर्षों में ऊर्जा-कुशल निर्माण प्रौद्योगिकियों की मांग में काफी वृद्धि होगी - यूरोपीय संघ की सभी इमारतों को 2050 तक कार्बन तटस्थ होने की उम्मीद है। इलेक्ट्रोक्रोमिक और थर्मोक्रोमिक खिड़कियों के लिए यूरोपीय संघ की स्विच2सेव परियोजना बना सकती है इसमें एक महत्वपूर्ण योगदान।