
Gevelflappen regelen de warmte in gebouwen en kassen
Gebouwen verbruiken enorme hoeveelheden energie voor koelen en verwarmen. Duitse onderzoekers willen die energiebehoefte flink terugbrengen met grote gevelflappen die reguleren hoeveel zonlicht en daarmee hoeveel warmte er op de ramen valt.
Het bio-geïnspireerde systeem FlectoLine keken de bedenkers van de Universität Stuttgart af van de watervliegenval, een vleesetende plant die insecten vangt door de bladeren dicht te klappen. De techniek om de flappen te openen en te sluiten ontleenden de makers aan de pyjamaschildwants. Dit insectje heeft in de vleugelstructuur delen met verschillende stijfheden. Door variabele druk in de tussenliggende aderen vouwen de vleugels op plekken die minder stijf zijn. De onderzoekers bouwden dit na zodat het systeem kan functioneren zonder mechanische scharnieren.
Plastisch vervormen
De flappen van het FlectoLine-systeem zijn gemaakt van composietmateriaal en worden aangestuurd door pneumatische actuatoren die als een soort aderen door het materiaal lopen. Door aan de ene kant van de actuator een stijver deel te maken dan aan de andere kant, vervormt het materiaal altijd plastisch in die richting. Zo kunnen de flappen tussen de nul en negentig graden openen en sluiten op een luchtdruk van 0,3 tot anderhalve bar.

Proefmodel
Als demonstrator installeerden de onderzoekers een prototype van in totaal 83,5 vierkante meter op een kas in de botanische tuin van de Universität Freiburg. Dit bestaat uit 101 modulen van verschillende afmetingen: de kleinste zijn 0,81 bij 0,86 meter en de grootste 1,5 bij 1,31 meter.
De flappen zijn bedekt met dunne zonnecellen om in gesloten toestand stroom op te wekken voor de werking van het systeem. De onderzoekers bepaalden met behulp van een digital twin en machine learning op basis van data uit sensoren, de optimale stand van de flappen aan de hand van real time en voorspelde weersomstandigheden.
Beeld: ITKE/ITFT University of Stuttgart