Fraunhofer IWU: Ahorro de Energía con Fachadas Inteligentes

Los edificios de oficinas con fachadas de cristal son algunos de los mayores consumidores de energía, y regular su temperatura es una tarea monumental. Ahora un elemento decorativo para fachadas desarrollado por investigadores del Instituto Fraunhofer y diseñadores para fachadas de cristal ha sido creado para reducir el consumo de energía al aprovechar la energía térmica solar. Una versión de demostración fue presentada durante el evento Hannover Messe el año pasado.

En Alemania, los edificios son responsables de casi el 40 por ciento del consumo total de energía. Los sistemas de calefacción, aire acondicionado y ventilación de viviendas, oficinas y espacios públicos es costoso – y las oficinas con enormes fachadas de cristal se encuentran entre los mayores consumidores en términos de pérdida de energía. Durante el verano, estos edificios empiezan a asemejarse a invernaderos gigantes que requieren un gran esfuerzo para enfriarlos, mientras en el invierno los requerimientos de calefacción se disparan debido al insuficiente aislamiento térmico en las superficies de cristal. En un intento para disminuir el consumo de energía, investigadores del Instituto Fraunhofer para Maquinaria, Herramientas y Tecnologías de Formación IWU en Dresden han hecho equipo con el Departamento de Diseño de Superficies Textiles de la Escuela de Arte Weissensee en Berlín para desarrollar componentes de fachadas que responden de forma autónoma a la luz del sol y a su energía térmica.

Una celosía de tela térmica reactiva para fachadas de cristal

“No requerimos energía ya que podemos depender totalmente de la energía térmica para controlar la celosía de la fachada”, comentó André Bucht, investigador y director del departamento del Instituto Fraunhofer IWU. “El reto en este proyecto era cómo integrar las tecnologías innovadoras y el diseño”, agregó el Prof. Christiane Sauer de la Escuela de Arte Weissensee. “Teniendo diseñadores y científicos trabajando conjuntamente es la clave para crear conceptos pioneros para los recubrimientos inteligentes para los edificios”. La demostración está basada en un concepto realizado por el estudiante de diseño Bára Finnsdottir, y consiste de una matriz de 72 componentes individuales de tela con forma de flores. Cada módulo textíl cuenta con actuadores integrados con memoria de forma; delgados cables de 80 milímetros de longitud de una aleación de niquel y titanio que recuerdan su forma original cuando son expuestos al calor. La fachada debería calentarse debido a la incidencia de la luz solar sobre ella, los cables son activados y se contráen sin hacer ruido para abrir los componentes textiles. La superficie expuesta de la fachada es cubierta y la luz del sol no puede ingresar más en el espacio. Tan pronto como el sol desaparece detrás de una nube, los componentes se cierran nuevamente para que la fachada sea transparente una vez más. Este efecto es posible gracias a una disposición especial de celosía en el material. “Cuando doblas el cable, mantiene esa forma. Entonces cuando lo expones al calor, recuerda la forma que tenía originalmente y regresa a esa posición. Imagina al elemento de la fachada es una especie de membrana que se adapta a las condiciones del clima durante cada día y durante las diversas estaciones del año, proporcionando el monto ideal de sombra sin importar que tan fuerte que sea la radiación solar”, comentó Bucht.

Diseñada para grandes ventanales de cristal, el escudo solar puede ser integrado ya sea en la capa exterior de cristal o en el espacio interior en el caso de las fachadas de múltiples capas. La innovadora estructura es fácil de adaptar y está disponible en una gama de opciones de diseño, permitiéndoles seleccionar el patrón, la forma y el color de los componentes individuales. “Por ejemplo, podrían querer remplazar el diseño circular con triángulos o con una disposición de forma hexagonal. También se puede controlar el nivel de exposición a la luz solar para las secciones individuales de la fachada – sólo el área superior izquierda, por ejemplo. Adicionalmente, la membrana incluso se integra en las áreas curvas de cristal. Alcanzamos el punto donde el diseño se ha tornado independiente de la forma del edificio”. comentó el investigador. Bucht y su equipo presentaron las diversas opciones de diseño en el evento Hannover Messe el año pasado. Los visitantes tuvieron la oportunidad de controlar activamente la fachada utilizando una app para tablet especialmente diseñada para este propósito.

En la próxima fase del proyecto, los investigadores desean colaborar con socios de la industria para desarrollar una gama de prototipos para edificios privados y de oficinas, con la intención de probarlos a largo plazo en una vivienda unifamiliar y en los edificios del instituto. “Una prioridad será el diseño de los elementos de la tela sean lo suficientemente estables para soportar cualquier clima”, comentó Bucht del trabajo por realizar. El plan es contar con versiones de nuevos prototipos, así como también, variantes adecuadas para adaptarse a las edificaciones existentes. El objetivo es contar con los sistemas listos para su lanzamiento en el mercado para mediados del año 2017.

Pero las ideas de los investigadores para la fachada del futuro no terminan ahí: planes a futuro incluyen funciones climáticas adicionales para el elemento de la fachada, por ejemplo asilamiento variable de calor. “Podría ser posible almacenar la energía térmica solar y entonces liberarla cuando sea necesario proporcionar calefacción a los espacios interiores, por ejemplo durante la noche. Otra idea es recubrir los componentes de la tela floreada con celdas solares orgánicas maleables con el fin de generar electricidad que pueda ser utilizada dentro del edificio”.

Photos: © Wilm Ihlenfeld/Fotolia, Fraunhofer IWU
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