Las ventanas tienen un problema difícil de resolver: queremos que dejen entrar luz natural, pero no que conviertan una habitación en un pequeño invernadero durante el verano.
Cuando la radiación solar atraviesa el vidrio, parte de esa energía es absorbida por suelos, muebles y paredes. Esas superficies se calientan y terminan elevando también la temperatura del aire interior. La solución más sencilla sería bloquear la radiación solar casi por completo, pero eso eliminaría una de las principales ventajas de una ventana: la entrada de luz natural y la conexión visual con el exterior.
Por eso, distintos equipos están desarrollando materiales capaces de comportarse como filtros selectivos y decidir qué partes de la radiación dejan pasar y cuáles reflejan.
No toda la radiación solar es visible
La luz que perciben nuestros ojos representa solamente una pequeña parte de la radiación procedente del Sol. Más allá del rojo visible aparece el infrarrojo cercano o NIR, una franja invisible que puede atravesar determinados vidrios y contribuir al calentamiento de los espacios interiores. Eso no significa que todo el infrarrojo sea equivalente al calor.
Los objetos de una vivienda también emiten radiación térmica, pero lo hacen principalmente en longitudes de onda mucho mayores. Esta diferencia permite diseñar una ventana capaz de bloquear gran parte del infrarrojo solar y, al mismo tiempo, facilitar la salida de radiación térmica desde el edificio.
Un vidrio que refleja el 92 % del infrarrojo cercano
Un equipo liderado por Kaihua Zhang desarrolló una película fotónica multicapa formada por materiales dieléctricos y metálicos depositados sobre vidrio y protegidos con una capa de polidimetilsiloxano, o PDMS.
La estructura funciona como un filtro óptico. Según las mediciones del estudio, deja pasar alrededor del 60 % de la luz visible y refleja el 92 % del infrarrojo cercano. La cifra no significa que bloquee el 92 % de todo el calor que puede ingresar en una vivienda, sino que devuelve al exterior gran parte de una banda concreta de radiación solar invisible.
El sistema también presenta una alta emisividad en el infrarrojo de onda larga, con un valor de 0,938.
Una ventana que intenta expulsar calor hacia el cielo
Ahí entra en juego la llamada refrigeración radiativa pasiva. La atmósfera permite que determinadas longitudes de onda, especialmente entre unos 8 y 13 micrómetros, escapen con relativa facilidad hacia el espacio.
Si una superficie emite con eficacia dentro de esa franja, conocida como ventana atmosférica, puede liberar parte de su energía térmica hacia el cielo sin utilizar electricidad.
El nuevo material intenta combinar ambas estrategias: reduce primero la entrada de energía solar y después facilita la salida de parte del calor acumulado.
Las simulaciones realizadas por los investigadores estimaron, bajo condiciones concretas, una reducción máxima de temperatura interior de 16 kelvin en Zhengzhou y un ahorro de hasta 72,39 kWh por metro cuadrado en refrigeración en un escenario modelizado para Nueva Delhi.
Son resultados de simulación, no una garantía de que cualquier habitación vaya a enfriarse 16 grados.
El gran desafío es salir del laboratorio
Otros desarrollos recientes persiguen objetivos similares con nanocristales de celulosa, nanoesferas de sílice y metamateriales ultrafinos. En algunos casos se ha conseguido superar el 90 % de transmisión visible o registrar reducciones de varios grados frente a vidrios convencionales en ensayos experimentales.
Sin embargo, comparar directamente estos resultados puede ser engañoso, porque proceden de condiciones diferentes. El rendimiento real dependerá de la orientación del edificio, el clima, la humedad, el aislamiento, la superficie acristalada y la estación del año.
Además, cualquier tecnología destinada a ventanas deberá demostrar que puede fabricarse a gran escala, soportar años de radiación ultravioleta, lluvia y limpieza, mantener una apariencia aceptable y tener un precio competitivo.
El avance, por tanto, no consiste solamente en fabricar un cristal más transparente o más reflectante.
La idea es mucho más ambiciosa: convertir una ventana en una superficie capaz de seleccionar qué radiación entra, cuál rebota hacia el exterior y cuál puede escapar en forma de calor.
