Investigadores crearon una ventana inteligente que calienta o enfría una vivienda

Ejemplo de material para las nuevas ventanas inteligentes. Las dos pequeñas láminas se hallan en estados distintos. La de la izquierda, en el amorfo. La de la derecha, en el cristalino. Puede apreciarse que la luz visible transmitida a través de las dos láminas es prácticamente la misma. (Foto: Youngblood Photonics Lab)

En muchos países, mantener una temperatura confortable dentro de una vivienda consume grandes cantidades de energía. En invierno, la calefacción; en verano, el aire acondicionado. Ello puede acarrear un gasto económico considerable para los inquilinos.

Una nueva investigación de la Universidad de Pittsburgh en Estados Unidos y la Universidad de Oxford en el Reino Unido lleva las ventanas energéticamente eficientes un paso más allá al presentar un nuevo diseño de «ventana inteligente» que recogería la energía del Sol en invierno para calentar la casa y la reflejaría en verano para mantenerla fresca.

La mayor innovación en esta ventana climatizadora del equipo de Nathan Youngblood, profesor en la Universidad de Pittsburgh, es que puede cambiar según las necesidades estacionales. En invierno absorbe la luz infrarroja del Sol y la convierte en calor para el interior del edificio. En los meses de verano, la refleja en vez de absorberla.

El elemento principal del sistema es una película formada por capas de materiales con menos de 300 nanómetros de grosor. Destaca una capa activa muy fina de “materiales de cambio de fase» que puede absorber las longitudes de onda invisibles de la radiación solar y emitirla en forma de calor. Esa misma capa puede adoptar la conducta opuesta y reflejar la radiación de esas longitudes de onda de la luz en vez de absorberla.

Lo más importante es que la luz visible se transmite de forma casi idéntica en ambos estados, por lo que, en cuanto a transparencia óptica para la luz visible, no se notaría el cambio en la ventana.

El sistema puede incluso ajustarse para que, por ejemplo, el 30% del material desvíe el calor mientras el 70% lo absorbe y lo emite al interior de la vivienda. Esto permitiría un control más preciso de la temperatura.

Los investigadores calculan que, en países como Estados Unidos o el Reino Unido, el uso de estas ventanas (incluyendo la energía necesaria para controlar la película) ahorraría entre un 20 y un 34 por ciento de consumo energético anual en comparación con lo que hacen las ventanas de doble acristalamiento, un recurso común en muchos hogares para lograr un mejor aislamiento térmico.

Youngblood y sus colegas exponen los detalles técnicos de su diseño en la revista académica ACS Photonics, bajo el título “Reconfigurable Low-Emissivity Optical Coating Using Ultrathin Phase Change Materials”.