Demande énergétique mondiale continue de croître à mesure que les villes se développent, que les technologies progressent et que les industries se développent. Les bâtiments constituent environ 30%-40% du total – encore plus que l’industrie ou les transports. Cela provient en grande partie des systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation, la climatisation étant particulièrement gourmande en énergie.
Windows constitue une partie importante du problème. Ils permettent à la chaleur de s’échapper en hiver et d’entrer en été, obligeant les systèmes de température à consommer davantage. énergie et augmenter les émissions. Le défi est de contrôler ce transfert de chaleur sans compromettre la transparence des fenêtres et la quantité de lumière du jour qu’elles laissent entrer, essentielles à la vie des gens. bien-être et productivité.
La réponse réside dans les fenêtres intelligentes. La plupart des versions actuelles sur le marché sont ce que l’on appelle électrochromiques (EC), ce qui signifie qu’ils fonctionnent en appliquant de l’électricité sur simple pression d’un bouton aux couches de particules ou de cristaux à l’intérieur du verre.
Cela provoque une transformation moléculaire réversible qui rend la fenêtre opaque ou sombre, selon le produit. Cela bloque la majorité de la lumière infrarouge, ce qui rend les pièces inconfortablement chaudes. Cela réduit considérablement le besoin de climatisation dans les pays chauds, gardant environ 60 à 70 % de la chaleur à l’extérieur aux températures maximales. Ils peuvent également réduire les pertes de chaleur des pièces d’environ 40 % par temps froid.
Depuis quelques années, ces fenêtres se vendent assez bien tant pour les propriétés commerciales que résidentielles. Le marché mondial total en 2023 est estimé à 6,6 milliards de dollars américains (5,2 milliards de livres sterling).
Pourtant, ils présentent plusieurs limites importantes. Bien que les fenêtres ne consomment pas beaucoup d’énergie, elles fonctionnent uniquement grâce à une source d’énergie. Cela peut être difficile dans les endroits éloignés ou dont l’électricité n’est pas fiable. Et dans la mesure où les options renouvelables du réseau ne sont pas disponibles, les utilisateurs doivent installer une alternative comme des panneaux solaires pour rendre ces fenêtres neutres en carbone.
Avec de nombreuses variétés — cependant il y a des exceptions – vous ne pouvez basculer qu’entre restriction totale et transparence totale. Cela signifie que vous perdez les avantages d’avoir des fenêtres lorsqu’il fait chaud et que les pièces auront probablement besoin d’un éclairage artificiel. Et comme mentionné précédemment, les fenêtres EC font un excellent travail pour empêcher la chaleur d’entrer dans les pays chauds, mais elles sont un peu plus limitées dans les climats plus froids.
L’avenir est thermochromique
Une alternative qui élimine au moins le besoin d’électricité est connue sous le nom de photochromique. Ceux-ci utilisent une couche de minuscules cristaux d’halogénure d’argent ou de composés appelés naphtopyranes, qui réagissent tous deux à l’augmentation des niveaux de lumière ultraviolette (UV), provoquant une teinte du verre dans des conditions plus lumineuses. C’est exactement le même matériau que celui utilisé dans les lunettes de soleil réactives à la lumière.
Par rapport aux fenêtres EC, elles présentent l’avantage supplémentaire de créer une barrière contre les rayons UV. La lumière UV est non seulement cancérigène, mais endommage tout, des meubles aux peintures en passant par les revêtements EC.
Cependant, les fenêtres photochromiques sont très chères, du moins si elles utilisent de l’argent. Ils sont très sensibles aux intempéries, ce qui peut réduire leur fiabilité par temps nuageux ou pluvieux. Ils ne bloquent pas non plus aussi bien la lumière infrarouge et n’ont pas de contrôle manuel, ils sont donc plus utiles pour l’intimité que pour réguler la température ambiante.
Beaucoup diraient qu’une variété plus prometteuse de fenêtres intelligentes pour l’avenir est une troisième connue sous le nom de thermochromiquece qui signifie qu’ils utilisent une couche de particules qui réagissent aux températures plutôt qu’à la lumière. Encore une fois, cela signifie qu’il n’y a pas besoin d’électricité.
Elles sont beaucoup moins chères que les fenêtres photochromiques, bloquent toujours la lumière UV et ont le potentiel d’être comparables aux fenêtres EC en bloquant les infrarouges. Ils peuvent également progressivement devenir plus foncés à mesure que les températures extérieures augmentent, ce qui signifie que vous pouvez avoir des fenêtres plus transparentes que celles des produits EC marche/arrêt.
Mais si le verre thermochromique existe déjà, il n’est pas encore réalisable pour les fenêtres. En effet, les couches de dioxyde de vanadium des versions actuelles ne reflètent pleinement l’infrarouge qu’à environ 67°C, ce qui est bien plus chaud que la température ambiante. température la plus élevée de tous les temps dans le monde.
De nombreux chercheurs du monde entier étudient comment améliorer le verre thermochromique. Ce comprend notre projet à l’Institut de l’environnement et du développement durable de l’Université d’Exeter, qui participe en partie à tester d’autres revêtements pour tenter d’en trouver un qui soit efficace pour réduire la lumière infrarouge à des températures extérieures plus réalistes.
Uniquement, nous cherchons également en combinant cela avec plusieurs autres types de capacités qui peuvent actuellement exister dans d’autres variétés de verre thermochromique en plus de ceux qui peuvent réfléchir la lumière infrarouge. Il s’agit notamment de fabriquer les fenêtres plus utile dans les climats plus froids en leur permettant de travailler comme isolant lorsque les températures sont basses, de sorte que les pièces ne perdent pas leur chaleur vers l’extérieur, et également stocker de l’énergie afin qu’elle puisse être utilisée pour chauffer les pièces.
Il est difficile de prédire un calendrier exact, mais dans cinq ou dix ans peut-être, ce type de recherche devrait mettre sur le marché des fenêtres intelligentes qui seront tout aussi utiles dans les pays froids, de jour comme de nuit. C’est la clé du déploiement généralisé d’un type unique de fenêtre dans le monde.
Cela devrait faire une différence significative non seulement en termes de besoins en climatisation, mais également en termes de chauffage et de radiateurs. À mon avis, en installant cinq fenêtres intelligentes dans un appartement situé dans un pays plus froid, cela pourrait permettre aux propriétaires de réduire le nombre de radiateurs de cinq à deux, par exemple. Outre les bâtiments, ces technologies pourraient également être utilisées dans les avions et les voitures.
Entre-temps, il y a tout lieu de supposer que le marché, notamment celui des fenêtres EC, continue de croître. Selon une projectionil devrait augmenter de près de 4 milliards de dollars supplémentaires, soit environ 60 %, d’ici 2028. Avec une bonne combinaison de succès en matière de recherche et de soutien politique, dans les pays développés et en développement, la prochaine génération de fenêtres intelligentes devrait alors être en mesure de faire avancer ce projet et faire une grande différence dans les émissions de carbone des bâtiments dans une décennie ou deux.
Cet article édité est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lire le article original.
