Tintenfisch stand Pate: Fluide Fenster entwickelt

Die Plattform, die die Wellenlänge, die Intensität und die Streuung des durch die Fenster einfallenden Lichts optimiert, bietet eine viel bessere Kontrolle als bestehende Technologien und hält gleichzeitig die Kosten niedrig, da sie aus einfachen, handelsüblichen Komponenten besteht.

«Wenn wir die Menge, die Art und die Richtung der Sonnenenergie, die in unsere Gebäude eindringt, strategisch steuern können, können wir die Energie, die Heizungen, Kühler und Lampen verbrauchen, massiv reduzieren.

Gegenwärtig können bestimmte »intelligente« Gebäudetechnologien wie automatische Jalousien oder elektrochrome Fenster - die ihre Lichtundurchlässigkeit als Reaktion auf einen elektrischen Strom verändern - eingesetzt werden, um die Menge des in den Raum einfallenden Sonnenlichts zu steuern. Laut Kay sind diesen Systemen jedoch Grenzen gesetzt: Sie können nicht zwischen verschiedenen Wellenlängen des Lichts unterscheiden und auch nicht steuern, wie das Licht räumlich verteilt wird.

Wärme und Licht getrennt voneinander regeln

»Mitten am Tag im Winter möchte man wahrscheinlich beides einlassen - aber mitten am Tag im Sommer möchte man nur das sichtbare Licht und nicht die Wärme einlassen. Heutige Systeme können das in der Regel nicht - sie blockieren entweder beides oder keines davon. Sie haben auch keine Möglichkeit, das Licht auf nützliche Weise zu lenken oder zu streuen.

Die Prototypen bestehen aus flachen Kunststoffplatten, die mit einer Reihe von millimeterdicken Kanälen durchzogen sind, durch die Flüssigkeiten gepumpt werden können. Massgeschneiderte Pigmente, Partikel oder andere Moleküle können in die Flüssigkeiten gemischt werden, um zu steuern, welche Art von Licht durchgelassen wird - z.




B. sichtbare oder Nahinfrarot-Wellenlängen - und in welche Richtung dieses Licht dann verteilt wird.

Einfach und kostengünstig

«Es ist einfach und kostengünstig, aber es ermöglicht auch eine unglaubliche kombinatorische Kontrolle. Wir können dynamische Gebäudefassaden in flüssigem Zustand entwerfen, die im Grunde alles tun, was man sich in Bezug auf ihre optischen Eigenschaften wünscht», sagt Kay.

Viele Tintenfischarten haben eine Haut, die übereinanderliegende Schichten spezialisierter Organe enthält - darunter Chromatophoren, die die Lichtabsorption steuern, und Iridophoren, die die Reflexion und das Schillern beeinflussen. Diese einzeln ansteuerbaren Elemente arbeiten zusammen, um ein einzigartiges optisches Verhalten zu erzeugen, das nur durch ihre kombinierte Funktion möglich ist.

Die Modelle stützten sich auf physikalische Eigenschaften, die an den Prototypen gemessen wurden. Das Team simulierte auch verschiedene Steuerungsalgorithmen für die Aktivierung oder Deaktivierung der Schichten als Reaktion auf sich ändernde Umgebungsbedingungen.

Bis zu 50 Prozent Einsparung

«Wenn wir nur eine Schicht hätten, die sich auf die Modulation der Übertragung von Nahinfrarotlicht konzentriert - also den sichtbaren Teil des Spektrums gar nicht berührt -, könnten wir im Vergleich zu einer statischen Basislinie jährlich etwa 25 Prozent an Heiz-, Kühl- und Beleuchtungsenergie einsparen», so Kay.
«Wenn wir zwei Schichten haben - Infrarot und sichtbares Licht - sind es sogar 50 Prozent. Das sind ganz erhebliche Einsparungen.»

«Die Idee eines Gebäudes, das lernen kann - das diese dynamische Anordnung selbständig anpassen kann, um sie für saisonale und tägliche Veränderungen der Sonnenbedingungen zu optimieren - ist für uns sehr aufregend», sagt Hatton.

«Wir arbeiten auch daran, wie man das System so vergrössern kann, dass es ein ganzes Gebäude abdecken kann. Das erfordert Arbeit, aber wenn man bedenkt, dass dies alles mit einfachen, ungiftigen und kostengünstigen Materialien gemacht werden kann, ist das eine lösbare Herausforderung.»