Okna, napolnjena z vodo, obetajo znatne energetske prihranke

Pri zagotavljanju učinkovite toplotne izolacije stanovanjskih prostorov so okna eden od večjih izzivov. Tradicionalno okna v mrzlem vremenu dopuščajo toplotne izgube (nekatera več, nekatera manj), v toplem vremenu pa prepuščajo sončno svetlobo, ki z učinkom tople grede še bolj pripomorejo k vročini in posledično tudi večji (u)porabi klimatskih naprav.

Vprašanje učinkovitega ogrevanja bivalnih prostorov je tudi pomembno tudi za okolje, saj po strokovnih ocenah to prispeva k približno desetini celotnega ogljičnega odtisa.

Navdih na Japonskem

A oddelku za arhitekturo gradbene fakultete univerze Loughborough v istoimenskem kraju v Angliji menijo, da imajo rešitev: okna, polnjena z vodo. V vsakem oknu je skoraj nevidna navpična plast vode med dvema plastema stekla.

Avtorja so navdihnile japonske zunanje kopeli rotenburo, ki jih je spoznal med svojim doktorskim študijem na univerzi v Tokiu. Tudi te na podoben način izkoriščajo toplotne lastnosti vode in zagotavljajo toploto v zimskih mesecih.

Sonce greje vodo v oknu in ne pregreva stanovanja

Če sončna svetloba posije na takšno okno, bo toplota, ki bi sicer nastala v stanovanju, ogrela vodo v oknu, zaradi česar se stanovanje ne bo tako močno segrelo.

Prototipne izvedbe oken, polnjenih z vodo Foto: Loughborough University

Ko pa bi se tudi voda segrela na (pre)visoko temperaturo, jo sistem prečrpa skozi cevi v stenah v shrambo, istočasno pa se okno zapolni z mrzlo vodo, ki bo lahko sprejela še več sončne toplote ob vročem dnevu.

Voda, ki jo segreje sonce, je koristna

Prečrpana topla voda pa dobi svojo pomembno vlogo, ko se zunaj shladi. Takrat jo je namreč mogoče iz shrambe spet prečrpati v cevi v zidovih in tleh, kjer bo opravila nalogo gretja prostora.

Mogoča pa je tudi izvedba, kjer se ta voda, po tem, ko se je segrela v oknu, porabi kot vir tople vode v kopalnici ali kuhinji, so pojasnili britanski ustvarjalci.

Prototipna hiša v Tajvanu, ena od dveh z okni, napolnjenimi z vodo Foto: Loughborough University

Znatni energetski prihranki kljub porabi elektrike za prečrpavanje

Ta sistem sicer zahteva električno energijo za prečrpavanje, a so njegovi snovalci prepričani, da je ta poraba energije veliko nižja, kot bi je porabili za enak učinek ogrevanja in hlajenja s tradicionalnim gretjem oziroma hlajenjem.

Računalniška simulacija s podnebnimi podatki 13 svetovnih mest z zelo različnimi podnebji je namreč pokazala, da bi ta sistem porabil do 72 odstotkov manj energije kot stavbe s tradicionalnimi sistemi ogrevanja in običajnimi dvojnimi okni (razen v polarnem območju). Celo v primeru trojnih oken je računalniška simulacija pokazala, da nov sistem prinese do 61-odstotni prihranek.

Računalniška simulacija je pokazala, koliko energije prihranijo nova okna v primerjavi z dvojnimi in trojnimi tradicionalnimi okni v razmerah 13 mest z zelo različnimi podnebji. Foto: Loughborough University

Prilagodljivo tudi za mrzla podnebja

Glavni izumitelj z vodo polnjenega stekla (Water-filled glass, WFG) dr. Matyas Gutai meni, da je sistem primeren tudi za hladna podnebja, kjer zimske temperature upadejo pod zmrzišče.

Zmrzovanje vode bi lahko preprečili ali s prečrpavanjem ali z dodatno pregrado med steklenima plastema, ki bi jo napolnili z argonom.

Varuje tudi pred hrupom

Ker je sistem zaprt, ni možnosti za vstop kisika in mikroorganizmov, zato na steklu ne bodo zrasle alge ali kakšne druge motnje. Pa še to: ustvarjalci te rešitve so prepričani, da je steklo, napolnjeno z vodo, obenem tudi odlična zvočna izolacija.

Rezultate študije, ki jo sopodpisuje dr. Abolfazl Kheybari z univerze v nemškem mestu Kaiserslautern, so objavili v znanstveni reviji Energy and Buildings Journal. Prototip je preizkusil v dveh stavbah v državah z različnimi podnebji: na Madžarskem in v Tajvanu. Naslednji korak bo razvoj komercialnega izdelka, ki temelji na tej ideji, je pojasnil glavni avtor.