As janelas deixam a luz entrar em seus espaços internos, mas também podem trazer calor indesejado. Os condicionadores de ar precisam trabalhar muito para resfriá-los. Para resolver esse problema e aumentar a economia de energia com a tecnologia de janelas quânticas, os pesquisadores estão adotando o revestimento transparente de resfriador radiativo (TRC).
Tengfei Luo , professor titular da Cátedra Dorini de Estudos de Energia na Universidade de Notre Dame, e o pesquisador de pós-doutorado Seongmin Kim desenvolveram um revestimento transparente para janelas.
Este revestimento, ou resfriador radiativo transparente (TRC), é capaz de bloquear a luz ultravioleta e infravermelha que gera calor. Independentemente do ângulo do sol, ele permite a entrada apenas de luz visível. Pode ser usado em janelas e automóveis já existentes e ajudar a reduzir os custos com ar condicionado em mais de um terço em climas quentes.
Design eficiente para lidar com mudanças nos ângulos do sol
Tengfie Luo, autor principal do estudo, afirmou: “O ângulo entre a luz do sol e a sua janela está sempre mudando. Nosso revestimento mantém a funcionalidade e a eficiência independentemente da posição do sol no céu.”
Em muitos estudos recentes, os revestimentos de janelas apenas otimizaram a luz que entra em um cômodo em um ângulo reto. Mas isso não é viável. Ao meio-dia, que é geralmente o horário mais quente do dia, os raios solares tendem a entrar em janelas instaladas verticalmente em ângulos oblíquos.
Materiais e Técnicas Inovadoras
Anteriormente, o Prof. Luo, juntamente com seu associado de pós-doutorado Seongmin Kim, construiu um revestimento transparente para janelas, utilizando uma base de vidro na qual foram depositadas camadas ultrafinas de alumina, sílica e óxido de titânio. Uma camada de polímero de silício com espessura micrométrica também foi adicionada. Essa adição contribui para aumentar a capacidade de resfriamento da estrutura, permitindo que ela reflita a radiação térmica através da janela atmosférica, direcionando-a para o espaço sideral.
O professor Luo afirmou: “Foi necessária uma otimização adicional da ordem das camadas para garantir que o revestimento acomodasse múltiplos ângulos de luz solar. No entanto, uma abordagem de tentativa e erro não era prática, dada a imensa quantidade de combinações possíveis.”
Os pesquisadores perceberam que, para encontrar a combinação ideal de materiais e camadas, precisavam otimizar o processo. Assim, para otimizar o processo, tanto o Prof. Luo quanto Kim criaram um modelo computacional. Em seguida, utilizaram algoritmos de aprendizado de máquina quântico (QML) para encontrar as melhores combinações de camadas e materiais.
Mas o que você acha, fechar as persianas economiza energia?
Resultados e Aplicações
- O material acabou sendo um revestimento de janela transparente de 1.2 mícron de espessura.
- Parece funcionar melhor do que outros produtos similares no mercado.
- O modelo deles criou um revestimento que foi capaz de manter a transparência e também reduzir a temperatura (de 5.4 a 7.2 graus Celsius ou 9.7 a 13 graus Fahrenheit).
- Ele foi capaz de fazer isso em uma sala modelo, mesmo quando a luz foi transmitida em uma ampla gama de ângulos.
Descubra 100 maneiras fáceis de economizar energia elétrica em casa e no escritório.
Este projeto demonstra como a computação quântica pode realmente auxiliar no processo de pesquisa. Ela pode ser utilizada para projetar diversos materiais com propriedades complexas. Assim, a economia de energia proporcionada pela tecnologia de janelas quânticas pode ser de grande ajuda para muitas áreas diferentes.
