Az innovatív ablakelemekkel észszerűen szabályozhatjuk a lakásunkba áramló fény mennyiségét, ezáltal jelentős összegeket spórolhatunk meg.
Az ArsTechnica egy új ablaktípusról számolt be, melyet a tintahalak és egyéb fejlábúak ihlettek, ezek a lények ugyanis bőrük egyedi struktúrájának köszönhetően gyors színváltoztatásra képesek. A Torontoi Egyetem mérnökei által megalkotott prototípus az ablakokon keresztüláradó fény hullámhosszát, intenzitását és eloszlását is módosítani tudja, ezzel jelentős energiát takarítva meg.
Raphael Kay társszerző a következőképp fogalmazott: „Az épületek rengeteg energiát használnak fel ahhoz, hogy felmelegítsék, lehűtsék és megvilágítsák a bennük lévő tereket. Ha képesek vagyunk szabályozni azt, hogy mennyi és milyen típusú napenergia kerül be az épületekbe, ráadásul azt is, hogy milyen irányból, akkor jelentősen lecsökkenthetjük a fűtő- és hűtőtestekre, valamint a lámpákra nehezedő terhet.” Kay az épületeket is élő szervezeteknek látja, melyek bőrrel rendelkeznek. Ez az ablakokból és falakból álló rész azonban statikus, így csak korlátozott mértékben lehet általa optimalizálni az épületet.
Sötétítők által persze egyszerűen szabályozhatjuk a lakásba jutó fény mennyiségét, ami természetesen a fűtésre és hűtésre is hatással van. Az elektrokromatikus ablakok ennél egy fokkal kifinomultabb megoldást kínálnak, hiszen elektromosság által még az áttetszőségüket is képesek megváltoztatni. Kay szerint azonban ezek drágák, gyártási folyamatuk bonyolult, áttetszőségük pedig korlátozott, ráadásul az sem oldható meg, hogy az ablaküvegnek csak egy részét sötétítsék el. Ezért fordult hát csapatával a természethez inspirációért.
Az egyébként átlátszó bőrű tintahalak képesek arra, hogy a fény befogadását egy kromatofóra nevű külső pigmentréteggel szabályozzák. Mindegyik kromatofóra a bőr felületén található izomrostokhoz kapcsolódik, ezek pedig közvetlenül idegrostokhoz kötődnek. Az idegek elektromos pulzusokkal stimulálják az izmokat, melyek ennek hatására összehúzódnak. Mivel azonban az izmok különböző irányokba húznak, a sejtek a pigmentált részekkel együtt kitágulnak, ezáltal pedig színváltozást eredményeznek. A sejtek összehúzódásakor a pigmentált terület is csökken.
A kromatofórák alatt úgynevezett iridofórák különálló rétege található. A kromatofórákkal szemben ezek nem pigmentalapúak, hanem strukturálisak, mint például a pillangók szárnyaiban található kristályok. A tintahalak iridofórái dinamikus természetüknek köszönhetően úgy is elmozdíthatók, hogy tükrözzék a fény hullámhosszát. Ez a két réteg együttműködve hozza létre az állat bőrének bámulatos, egyedi tulajdonságát. Mindez elképesztően gyorsan történik: a YouTube-on például arról látható egy videó, ahogy egy zeneszám elektromos impulzusai hatására változik az ütemmel együtt a tintahal bőrének a színe.
Kay és kollégái úgy vélik, hogy ez a bőrstruktúra jelentheti a megoldást ahhoz, hogy dinamikus, finomhangolható épületfelületeket hozzanak létre. „A napfény látható fényt tartalmaz, ami hatással van az épület megvilágítására, de rendelkezik más láthatatlan hullámhosszokkal is, például infravörös fénnyel” – fogalmazott Kay. „Télen a fénynek és a hőnek is be kell kerülnie az épületbe, de nyáron fontos, hogy a fény behatolásával együtt a hő kívül maradjon. A jelenlegi rendszerek erre képtelenek: vagy mindkettőt akadályozzák, vagy egyiket sem. Emellett képtelenek a fényt hatékony módon irányítani vagy szétszórni.”
Intelligens fényszűrést minden háztartásba!
Így jött hát létre a torontói szakemberek által épített rendszer, melynek sejtjeit tengeri ízeltlábúak ihlették, például a tintahal, a világítórák vagy a tilápia nevű hal. Az ablakokhoz használt prototípussejtek két átlátszó műanyag között elhelyezett ásványiolaj-rétegből állnak. A sejt közepébe egy csövön keresztül pigmentet vagy festéket tartalmazó vizet vezetnek, amely egyfajta „színvirágot” eredményez. A virág alakját a folyadék áramlásának mértéke határozza meg, ami egy digitális pumpával szabályozható: a lassú áramlás kerek virágokat eredményez, míg a gyorsabb összetettebb, szerteágazóbb mintákat.
Személyre szabott pigmentekkel vagy részecskékkel szabályozható, hogy a folyadék milyen fényhullámhosszokat engedjen át, valamint az is, hogy milyen irányba haladjon a fény. Ezek a lapok rétegesen is kombinálhatók, így az egyes lemezek különböző optikai funkciókat tölthetnek be, például szabályozhatják a fény szétszóródásának módját vagy irányíthatják annak intenzitását. Mindezt pedig kisméretű, digitális vezérlésű pumpák kezelnék.
A mérnökök szerint a technológia alacsony költségvetésű és egyszerű, ráadásul a világítás, a fűtés és a hűtés tekintetében is energiatakarékos. A prototípus mellett a csapat számítógépes szimulációkat is futtatott, melyekből kiderült, hogy az infravörös-közeli fény átengedését szabályozó réteggel akár az energiafelhasználás 25 százaléka is megtakarítható. Egy, a látható fényt kontrolláló második réteg pedig már közel 50 százalékos megtakarítást eredményez.
Az épületek globális energiafogyasztása elképesztő mértékeket ölt, így az ilyen, a természet már meglévő funkcióiból merítő megoldások kifejezetten előnyösek lehetnek amellett, hogy izgalmas új lehetőségeket vetnek fel. Ráadásul – ahogy Ben Hatton társszerző is fogalmaz – mindez egyszerű, alacsony költségvetésű és nem toxikus anyagokból valósítható meg. Az épületekhez készített okosanyagok létrehozása szerinte olyan kihívás, ami még több figyelmet érdemel.
