SmartLight optoelectronică şi arhitectură

La forumul „CasaClima” desfăşurat în septembrie în Italia, Universitatea din Cincinnati (SUA) a prezentat o soluţie interesantă: o reţea de iluminare naturală uşor integrabilă în clădiri. Mi-am adus aminte că am scris despre ceva similar în revista ,,Tehnică şi Tehnologie’’ nr.6/2011 şi curiozitatea m-a împins să aflu ce aduce nou soluţia.

Colaborare optoelectronică - arhitectură

Soluţia prezentată de profesorii Anton Harfmann şi Jason Heikenfeld (,,Smart Light – Enhancing Fenestration to Improve Solar Distribution in Buildings”) foloseşte ca material cheie tot un fluid optoelectronic, însă într-o abordare diferită de acea soluţie elveţiană. Da, ca şi în soluţia prezentată acum trei ani, şi aici sursa este lumina exterioară (a Soarelui, deci, filtrat sau nu de nori), de unde este adusă şi condusă în interior. Doar că de data aceasta, nu avem un circuit material care transportă lumina: ea ,,circulă’’ prin aer liber, deci prin spaţii nepretenţios rezervate în proiectul de construire sau de renovare a clădirii. Iar acel ,,fluid optoelectronic” intervine în elementele cheie ale acestui circuit care conduce lumina: sunt, de fapt, reţele de celule optoelectronice integrate în ferestrele de colectare (la exteriorul cădirii), sau în ferestre/elementele interioare cu funcţie de releu (care intensifică lumina pe traseu – figura 1).

       Figura 1 Schema captării și dirijării luminii naturale printr-o clădire complexă

Abordarea acestei soluţii de iluminat – deşi are dezavantajul dependenţei de lumina de afară (dezavantaj sesizat, totuşi, de proiectanţi) – este mult mai eficientă decât soluţia clasică a iluminatului electric. Deşi soluţia poate fi implementată în orice clădire, este evident că un impact energetic substanţial se va obţine în clădirile mari (comerciale, industriale, administrative).

Reţeaua de celule optoelectronice

Componenta captatoare de lumină se recomandă a se plasa în partea de sus a ferestrelor exterioare ale clădirii. Celulele din componenţa acestei reţele conţin un fluid cu proprietăţi optice foarte bune, iar forma fiecărei celule poate fi modificată rapid (prin controlarea tensiunii superficiale), astfel încât să materializeze lentile sau prisme focalizante şi orientate astfel încât să realizeze captarea şi concentrarea luminii de afară. Controlul formei celulelor se face prin stimulare electrică cu un consum foarte mic, astfel încât reţeaua se auto-alimentează printr-o serie de celule fotovoltaice incluse.

Reţeaua poate fi ,,instruită” să direcţioneze o mică parte din lumină spre tavan (pentru asigurarea luminii ambientale în apropiere), iar fluxul principal să fie orientat către componente speciale de ghidare/amplificare de pe traseul „circuitului de iluminare” al clădirii. (Deci fără cabluri sau conducte.) Reţinem faptul că – putând modula explicit intensitatea captării/transmiterii – avem şi control asupra intensităţii luminii folosite la interior. (figura 2)

   Figura 2 Efectul soluției SmartLight într-o configurație dată. Se observă cum rândul de ferestre mici de sus (atât cele din exterior cât și cele din interior) amplifică și conduc lumina

Adaptarea dinamică a iluminatului

Se prevede ca sistemul SmartLight integrat în clădire să fie controlat şi prin intermediul aplicaţiilor mobile. Astfel, în locul întrerupătoarelor/telecomenzilor determinând explicit fluxul luminii (sau pe lângă acestea), lucrurile se vor putea controla printr-un software instalat pe telefonul mobil. Deci SmartLight ar avea posibilitatea să ştie când omul intră/iese dintr-o încăpere (fie prin geo-localizare, fie prin conexiuni Wi-Fi) spre a potrivi cât mai firesc iluminarea.

Iar pentru ca noaptea iluminatul să nu moară, SmartLight este prevăzut cu un circuit de stocare a energiei (figura 1, dreapta jos): o ramură a reţelei ce dirijează surplusul de energie (pentru că în zilele însorite energia care ajunge la faţadele clădirilor este mult mai mare decât necesităţile imediate) într-un hub de acumulare electrică, de unde sa va putea activa, pe timp de noapte, reţeaua de corpuri de iluminat eletrice.

Mircea Băduț este inginer, consultant CAD/IT