Od 10% do 50% ciepła w gospodarstwach domowych ucieka przez okna. Rozwiązaniem nie musi być ich wymiana, ale specjalna powłoka, która zwiększy termoizolacyjność szyby. Fizycy z Polskiej Akademii Nauk opracowali folie pokryte nanowarstwami tlenku cynku z domieszką glinu, które mogą zmniejszyć utratę ciepła nawet czterokrotnie.

– Tlenek cynku jest szeroko stosowanym w przemyśle półprzewodnikiem, a glin to jest po prostu aluminium, więc też wszystkim dobrze znany. To bezpieczny i bardzo stabilny materiał. Odpowiedni sposób zrobienia takiej warstwy – a mówimy o strukturze krystalograficznej, odpowiednim poziomie domieszkowania, odpowiedniej grubości – może uzyskać takie same właściwości jak szeroko stosowane zachodnie folie termoizolacyjne do szyb – wyjaśnia dr hab. Bartłomiej Witkowski, profesor IF PAN, kierownik Zespołu Fizyki Materiałów Silnie Skorelowanych w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk.

Rozwiązanie jest efektem pracy zespołu, który w Instytucie Fizyki PAN prowadził badania w kierunku synergii parametrów termoizolacyjnych oraz zdecydowanie większej trwałości i przepuszczalności światła widzialnego, nawet bez stosowania atmosfery ochronnej. Na rynku są już dostępne szyby o bardzo wysokiej izolacji termicznej, ale nie są całkowicie przezroczyste, a ich konstrukcja jest obarczona wadami, które mogą mieć wpływ na opłacalność takiej inwestycji. Tym bardziej że jest to także kosztowne rozwiązanie.

– Najbardziej ekskluzywne i drogie okna mają specjalne powłoki, na ogół produkcji zachodniej, ale mają jedną wadę – są krótkotrwałe. Mają genialne parametry optyczne, bardzo dobrze przepuszczają światło widzialne, blokują podczerwień, dają naprawdę realne oszczędności na poziomie kilkudziesięciu procent w kosztach ogrzewania, natomiast szybko się degradują. Wymagają specjalnej powłoki ochronnej, dlatego są w środku w szybach zespolonych, natomiast w przypadku rozszczelnienia takiej szyby błyskawicznie tracą swoje właściwości. Nawet bez rozszczelnienia, powoli, po roku–dwóch zaczynają tracić swoje właściwości. Zastosowaliśmy inną technologię, która daje bardzo wysoką trwałość takich rozwiązań – wyjaśnia prof. Bartłomiej Witkowski.

Okna są obecnie odpowiedzialne nawet za połowę strat ciepła w budynkach. Problemem jest wysoka transmisja szyb w zakresie podczerwonym. Ma to miejsce zarówno zimą, kiedy ciepło poprzez okna wypromieniowuje na zewnątrz, prowadząc do wychładzania się pomieszczeń, jak i latem, kiedy wnętrza budynków się nagrzewają. Rozwiązanie proponowane przez polskich naukowców może się więc sprawdzić podczas całorocznej eksploatacji. Jak podkreślają, ilość traconego ciepła dzięki folii termoizolacyjnej można obniżyć ze średnio 30% do 7,5%, za czym idą znaczące oszczędności na rachunkach za prąd. – Potencjał wdrożenia jest bardzo realny, ponieważ technologia wykorzystywana do produkcji takich pokryć to jest technologia ALD (Atomic Layer Deposition – osadzanie warstw atomowych). Ma już ona prawie 50 lat i od początku była przemysłową technologią. Są dostępne realne wielkie reaktory, które mogą w sposób taśmowy produkować takie ogniwa. Więc to jest w zasadzie kwestia tylko odpowiednich inwestycji firm produkujących okna albo folie do okien – uważa kierownik zespołu badawczego w IF PAN.

fot. freepik.com
oprac. /kp/