Bilim insanlarına göre kalamar gibi canlıların dinamik renk değiştiren kabuğundan ilham alarak geliştirilen çok katmanlı sıvı pencere binaların enerji tasarrufu yapmasına yardımcı olabilir.
Kalamar gibi canlıların dinamik renk değiştiren kabuğundan ilham alan Toronto Üniversitesi (University of Toronto/U of T) araştırmacıları, binaların ısıtılması, soğutulması ve aydınlatılması için enerji maliyetlerini azaltabilen çok katmanlı akışkan sistem geliştirdi.
U of T Mühendislik araştırmacılarının tasarladığı çok katmanlı sıvı pencere prototipleri, çeşitli optik özelliklere sahip akışkanlar içeren birkaç kanal katmanı içeriyor. Bununla beraber pencerelerden iletilen ışığın dalga boyunu, yoğunluğunu ve dağılımını optimize eden platform, basit, kullanıma hazır bileşenlerin kullanımı nedeniyle maliyetleri düşük tutarken mevcut teknolojilere göre çok daha fazla kontrol imkânı sağlıyor.
PNAS Dergisinde yayımlanan “Sürdürülebilir binalar için çok katmanlı optoakışkanlar” (Multilayered optofluidics for sustainable buildings) makalesinin başyazarı Raphael Kay’a göre binalar; içlerindeki alanları ısıtmak, soğutmak ve aydınlatmak için tonlarca enerji kullanıyor. Bu bağlamda Kay şu bilgileri aktardı: “Binalarımıza giren güneş enerjisinin miktarını, türünü ve yönünü stratejik olarak kontrol edebilirsek, ısıtıcılardan, soğutuculardan ve ışıklardan yapmalarını istediğimiz iş miktarını büyük ölçüde azaltabiliriz.”
Günümüzde bir elektrik akımına tepki olarak opaklıklarını değiştiren otomatik panjurlar veya elektrokromik pencereler gibi belirli “akıllı” bina teknolojileri, odaya giren güneş ışığı miktarını kontrol etmek için kullanılıyor. Ancak Kay’a göre sınırlı olan bu sistemler; ışığın farklı dalga boyları arasında ayrım yapamıyor ve ışığın uzayda nasıl dağıldığını kontrol edemiyor. Güneş ışığının, binadaki aydınlatmayı etkileyen görünür ışık içerdiğini belirten Kay: “Ancak aynı zamanda, esas olarak ısı olarak düşünebileceğimiz kızılötesi ışık gibi diğer görünmez dalga boylarını da içerir. Kışın gün ortasında, muhtemelen her ikisini de içeri almak istersiniz ancak yazın gün ortasında, sıcağı değil, yalnızca görünür ışığı içeri almak istersiniz. Mevcut sistemler genellikle bunu yapamaz ya her ikisini de engellerler ya da hiçbirini engellemezler. Ayrıca ışığı faydalı şekillerde yönlendirme veya dağıtma yetenekleri de yok.”dedi.
Tüm bunların ışığında sıvı pencere binaların enerjisi için burada devreye giriyor. Toronto Üniversitesi’nde Prof. Ben Hatton ve Raphael Kay’in liderliğinde Charlie Katrycz ve Alstan Jakubiec’in geliştirdiği sistem, bir alternatif sunmak için mikro akışkanların gücünden yararlandı. Bununla beraber yeni çalışmanın bulguları enjekte edilen pigment kullanan başka bir sistem üzerine kurulu. Bu bağlamda çalışma, deniz eklembacaklılarının renk değiştirme yeteneklerinden ilham alırken; mevcut sistem daha çok kalamarın çok katmanlı derisine benziyor.
Diğer yandan U of T Engineering araştırmacıları prototiplere odaklanırken; aynı ekipten Jakubiec ise varsayımsal bir binayı bu tür dinamik bir cepheyle kaplamanın potansiyel enerji etkisini analiz eden ayrıntılı bilgisayar modelleri oluşturdu. Modeller, prototiplerden ölçülen fiziksel özelliklerle bilgilendirildi. Ekip ayrıca, değişen ortam koşullarına yanıt olarak katmanları etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak için çeşitli kontrol algoritmalarını simüle etti.
En son çalışmada ise kontrol algoritmaları insanlar tarafından tasarlandı ancak Hatton, bunları optimize etmenin zorluğunun yapay zekâ için ideal bir görev olacağına dikkat çekti. Hatton, “Güneş koşullarındaki mevsimsel ve günlük değişiklikleri optimize etmek için bu dinamik diziyi kendi başına ayarlayabilen, öğrenebilen bir bina fikri bizim için çok heyecan verici” dedi. Hatton ayrıca çalışmanın diğer araştırmacıları binalarda enerji yönetiminin yeni yolları hakkında daha yaratıcı düşünmeye teşvik edeceğini umduğunu da sözlerine ekledi.