• Cómo funcionan las ventanas inteligentes
• Tipos de ventanas inteligentes
• Ventajas de las ventanas inteligentes
• Ventanas inteligentes y control solar dinámico 

Cómo funcionan las ventanas inteligentes

Las ventanas inteligentes se diferencian fundamentalmente de las ventanas convencionales en que su control se realiza mediante la domótica. Este tipo de ventanas forman parte de un sistema complejo cuyos componentes permiten que las ventanas se accionen sin la intervención manual del usuario. De esta manera las ventanas inteligentes están conectadas al sistema domótico de la vivienda y el usuario gestiona su funcionamiento en base a horarios o escenarios. 

La integración de la domótica para el funcionamiento de las ventanas conforma un sistema coordinado que incluye tres componentes clave para su automatización y control:

• Sensores

Dispositivos que recopilan datos o información del entorno, tanto del interior como del exterior. Los sensores más habituales para su instalación en las ventanas inteligentes son:

• Sensores climáticos, que miden la temperatura, la radiación solar, la lluvia o el viento.
• Sensores de calidad del aire, que miden los niveles de concentración de CO2 o la humedad en el interior de la vivienda.
• Sensores de intrusión, para la seguridad de la vivienda capaces de detectar intentos de apertura de la ventana o vibraciones.

• Software de control

Es el centro de mando del sistema. Los sensores recogen la información y la envían al software de control el cual la analiza. Una vez analizada en base a una programación previa o en función de los comandos del usuario, toma decisiones y manda orden a los actuadores. El centro de mando puede ser una aplicación en el dispositivo móvil, un sistema integrado con asistente por voz o un panel de control físico con una interface.

• Actuadores

Son los dispositivos que realizan las acciones enviadas por el software de control. Pueden ser:

• Motores que accionan las ventanas para abrirlas o cerrarlas. También pueden accionar el sombreamiento solar cuando se trata de dispositivos móviles.
• Circuitos que aplican o cortan el paso de la corriente eléctrica. Este tipo de actuadores se utilizan en ventanas inteligentes que incluyen una tecnología en el vidrio que modifica la opacidad o transparencia del vidrio en función de distintos factores.

Por lo tanto, el funcionamiento de las ventanas inteligentes consiste en un proceso que incluye detección, interpretación y acción para su adaptación automática en función de parámetros cambiantes del entorno, aportando múltiples ventajas al usuario.

Además de todo lo anterior, y a pesar de que el concepto de ventana inteligente está asociado a la automatización, podemos afirmar que existen otro tipo de ventanas inteligentes que no tienen por qué estar vinculadas a la domótica. A continuación, vemos los tipos de ventanas inteligentes que existen en el mercado. 

Tipos de ventanas inteligentes

Podemos clasificar las ventanas inteligentes en función de la tecnología que integran:

• Ventanas que integran la automatización

Se trata de ventanas inteligentes que se centran en la automatización y cuyo control se realiza a distancia o de forma remota:

• Ventanas de control motorizado y sensores

Son las más habituales cuando se incorpora la domótica. Funcionan con un motor oculto a la vista que permite abrir o cerrar las ventanas e incluso el sistema de sombreamiento móvil. El sistema se completa con los sensores que miden los factores climáticos cambiantes para su control. Por ejemplo, si un sensor detecta que está lloviendo y la ventana está abierta, el motor se acciona y la cierra automáticamente para que no entre agua en el interior.

• Ventanas de seguridad con sensores

En este tipo de ventanas integran sensores de contacto o de vibración capaces de detectar intentos de apertura desde el exterior. Cuando el sensor detecta un intento de intrusión se coordina con el sistema de alarma de la vivienda alertando a los servicios de seguridad y también puede enviar un aviso al propietario.

• Ventanas que integran vidrio inteligente

Las ventanas inteligentes se clasifican también en función de la tecnología integrada en el vidrio. Las más conocidas son las ventanas con acristalamiento electrocrómico, pero existen más tipologías de vidrios inteligentes. Se trata de vidrios que cambian sus propiedades ópticas o térmicas para controlar el paso de luz y/o calor a su través. Esta característica permite prescindir de sistemas externos de control solar como pueden ser persianas, toldos o cortinas.

• Vidrio electrocrómico

El acristalamiento electrocrómico es un tipo de vidrio inteligente que cambia de transparente a opaco o viceversa al recibir una corriente eléctrica. La estructura del vidrio electrocrómico es laminada y está compuesto por varias capas delgadas (capa electrocrómica, capa conductora de iones y capa de almacenamiento iónico) y electrodos transparentes. Al aplicar la corriente eléctrica se produce una reacción que altera la absorción de luz del material. Con un voltaje bajo, el vidrio cambia su estado óptico modificando su opacidad, reflectividad y color, volviendo a su estado inicial cuando cesa la corriente.  

• Vidrio con partículas suspendidas (SPD)

El vidrio SPD es parecido al vidrio electrocrómico pero su composición se basa en una película laminada que contiene partículas suspendidas dispersas en un fluido. Se vuelven transparentes al aplicar una corriente eléctrica que hace que dichas partículas se alineen permitiendo el paso de la luz a su través. Dichas partículas en cambio se dispersan cuando no hay corriente, convirtiendo en opaco el acristalamiento. El nivel de opacidad o transparencia es variable sin ser nunca totalmente transparente o totalmente opaco. Por lo tanto, el nivel de opacidad es “ajustable”.

• Vidrio fotocromático

El funcionamiento de un vidrio fotocromático es similar al de unas gafas de sol. En este caso el vidrio modifica su opacidad automáticamente en función de la intensidad de la luz ultravioleta que recibe. Se trata de una tecnología basada en la inclusión de moléculas o microcristales de compuestos fotocromáticos en el vidrio. La incidencia de la luz ultravioleta sobre el acristalamiento produce una reacción química que hace que las moléculas se oscurezcan, de manera que cuanto mayor es la exposición, más se oscurece el acristalamiento. El vidrio vuelve gradualmente a su estado transparente conforme disminuye la intensidad. Con ello se consigue controlar la luz y el calor que atraviesa la ventana de forma autónoma, sin corriente eléctrica o intervención manual del usuario. Es por ello que se considera un vidrio inteligente de reacción pasiva.

• Vidrio termocrómico

En el caso de un acristalamiento termocrómico, éste modifica su opacidad de manera automática en función de la temperatura. El vidrio incorpora un compuesto termocrómico en una de las capas del mismo. Este compuesto experimenta una transformación de fase cuando la temperatura exterior alcanza un umbral determinado (alrededor de los 30°) haciendo opaco el acristalamiento. Cuando la temperatura desciende, el material revierte su estado recuperando su transparencia. Al igual que el vidrio fotocromático su reacción es autónoma y pasiva, sin necesidad de corriente eléctrica o sistema de control externo.

• Vidrio fotovoltaico transparente

Se trata de vidrios que integran células solares semitransparentes o materiales especiales directamente en la estructura del vidrio, por lo que son capaces de generar electricidad a partir de la radiación solar. Se trata de una de las tipologías más innovadoras en el campo de las ventanas inteligentes puesto que contribuye a la descarbonización de los edificios. En la actualidad contamos con dos tipos de tecnologías de vidrio fotovoltaico transparente. Por un lado, las células fotovoltaicas orgánicas, que utilizan polímeros para absorber la luz solar, células muy finas y transparentes que se aplican como una lámina sobre el vidrio. Por otro lado, los puntos cuánticos, que consisten en nanocristales semiconductores, que capturan la luz ultravioleta e infrarroja y la convierten en electricidad.

Otra tipología de vidrio inteligente es el vidrio de cristal líquido (PDLC). Se trata de un tipo de acristalamiento que incluye una capa de cristales líquidos entre dos láminas de vidrio que se vuelve transparente cuando hay corriente y que es opaco cuando no la hay, proporcionando privacidad. Este tipo de vidrio está optimizado para su uso en interiores (mamparas de oficinas, cabinas o salas), no en ventanas de exterior. 

Ventajas de las ventanas inteligentes

• Impacto en el ahorro energético

Las ventanas inteligentes contribuyen en la optimización del uso de la energía, mejorando el aislamiento térmico y la eficiencia energética en los edificios. Se ajustan automáticamente para aprovechar el calor del sol en invierno y bloquearlo en verano. Los sensores de temperatura y radiación solar, permiten controlar la apertura y cierre de ventanas y de los sistemas de sombreamiento móvil. Los vidrios inteligentes, cambian de transparentes a opacos y viceversa, para controlar el calor que pasa a su través. Con ello se consigue reducir la demanda energética de calefacción y refrigeración y por lo tanto la dependencia de los sistemas de climatización activos que consumen energía, reduciendo así la factura energética. Por su parte, los vidrios fotovoltaicos producen electricidad a partir de la radiación solar (fuente de energía renovable) reduciendo el consumo de energía no renovable.

• Comodidad

El control de las ventanas inteligentes se consigue sin intervención manual.  La domótica permite controlar su funcionamiento a distancia o de forma remota mediante una aplicación móvil, una interface e incluso con comandos de voz mediante asistentes virtuales. La programación por horarios o preferencias de los usuarios (escenarios) permite abrir o cerrar las ventanas y/o los sistemas de protección solar, a determinadas horas del día. Los vidrios inteligentes, como el electrocrómico y el fotocromático, regulan el paso de la luz y del calor de forma autónoma.

• Confort térmico y lumínico

El sistema domótico permite mantener unas condiciones ambientales estables y agradables. Los sensores de luminosidad permiten ajustar los dispositivos de sombreamiento móvil de forma automática, evitando el deslumbramiento y garantizando una distribución lumínica y térmica más uniforme en el interior. Los vidrios inteligentes permiten modular la luz natural a través de la ventana, reduciendo el deslumbramiento sin oscurecer completamente la estancia. También bloquean la radiación infrarroja evitando el efecto invernadero y las fluctuaciones de temperatura.        

• Calidad del aire interior

Las ventanas inteligentes pueden incorporar sensores de CO2 y de humedad que miden la calidad del aire interior. Cuando los sensores detectan los contaminantes por encima del nivel determinado como adecuado, los actuadores (motores) reciben la orden de abrir las ventanas y ventilar la estancia para la renovación del aire interior.

• Adaptabilidad a las condiciones climáticas del exterior

Las ventanas inteligentes reaccionan en tiempo real a los cambios meteorológicos. Para ello pueden incorporar sensores climáticos como anemómetros para el control del viento o pluviómetros para la lluvia. Dichos sensores envían datos en tiempo real al sistema de control. Si se detecta un aumento en la velocidad del viento o el inicio de lluvia, el sistema ordena el cierre automático de las ventanas.

• Seguridad

La integración de sensores de contacto y de vibración permite detectar intentos de intrusión. En estos casos el sistema se activa y envía una alerta a través de la red, y al mismo tiempo, cierra automáticamente las persianas, actuando como barrera física y de elemento disuasorio. Por otro lado, las ventanas inteligentes pueden incorporar también sensores de humo y fuego, capaces de activar una alarma para alertar y evitar daños mayores.

Ventanas inteligentes y control solar dinámico

El control solar dinámico en los edificios permite la gestión automatizada y adaptable de la radiación solar que incide sobre cerramientos y superficies acristaladas. A diferencia de los sistemas de sombreado fijo, el control solar dinámico ajusta el funcionamiento de los dispositivos móviles de sombra en tiempo real con el objetivo de optimizar la entrada de luz y calor. Para ello se basa en factores como la hora del día, la estación del año y las condiciones climáticas.

En este sentido, las ventanas equipadas con domótica utilizan sensores de luz, temperatura y radiación solar. Dichos sensores envían datos al centro de mando del sistema que toma decisiones inteligentes. En un día soleado de verano, el sistema puede detectar una alta radiación solar y ordenar a los motores de persianas, lamas o cortinas que se cierren automáticamente para bloquear la radiación solar no deseada o el deslumbramiento. En el caso de los vidrios inteligentes, como se ha comentado en párrafos anteriores, modifican sus propiedades ópticas y térmicas para el control el paso de luz y del calor.