Matahari memberikan cahaya sekaligus panas yang sangat dibutuhkan manusia. Cahaya alami membuat ruangan terasa terang dan nyaman, sedangkan panas membantu menjaga suhu tetap hangat ketika cuaca dingin. Namun, pada kondisi tertentu, panas matahari justru menjadi penyebab utama meningkatnya konsumsi listrik di dalam bangunan. Pendingin udara harus bekerja lebih keras untuk menjaga suhu ruangan tetap nyaman. Kondisi inilah yang mendorong para ilmuwan mengembangkan jendela pintar generasi baru yang mampu mengatur cahaya dan panas secara otomatis sesuai kebutuhan bangunan.

Penelitian terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Advanced Materials menghadirkan sebuah inovasi yang disebut sebagai jendela pintar multimodal. Berbeda dengan teknologi sebelumnya, jendela ini tidak hanya mampu mengubah tingkat kecerahan kaca, tetapi juga dapat mengendalikan panas matahari dan pelepasan panas dari bangunan secara terpisah. Kemampuan tersebut menjadikan jendela ini sebagai salah satu kandidat paling menjanjikan untuk mendukung pembangunan smart building dan green building di masa depan.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Di Era AI: Bagaimana Teknologi Membentuk Kota Yang Lebih Hijau Dan Efisien

Selama bertahun tahun manusia menggunakan kaca sebagai penghubung antara ruang dalam dan lingkungan luar. Kaca memungkinkan cahaya masuk sehingga ruangan terasa terang tanpa harus menyalakan lampu. Akan tetapi, kaca juga menjadi jalur utama masuknya panas matahari. Ketika sinar matahari mengenai permukaan kaca, sebagian besar energi panas ikut masuk ke dalam bangunan. Akibatnya suhu ruangan meningkat dan sistem pendingin udara mengonsumsi listrik dalam jumlah besar.

Berbagai teknologi telah dikembangkan untuk mengatasi masalah tersebut. Salah satunya adalah kaca berlapis khusus yang mampu memantulkan sebagian panas matahari. Teknologi lain menggunakan material elektrokromik yang dapat berubah menjadi lebih gelap ketika dialiri listrik. Walaupun cukup efektif, sebagian besar teknologi tersebut hanya mengendalikan cahaya tampak atau sebagian kecil energi matahari. Padahal sinar matahari terdiri atas berbagai jenis gelombang yang masing masing memiliki peran berbeda.

Para peneliti kemudian mengembangkan pendekatan yang jauh lebih canggih. Mereka menciptakan jendela pintar yang mampu mengendalikan tiga wilayah spektrum cahaya sekaligus. Wilayah pertama adalah cahaya tampak yang digunakan manusia untuk melihat. Wilayah kedua adalah sinar inframerah dekat atau Near Infrared yang membawa sebagian besar energi panas dari matahari. Wilayah ketiga adalah inframerah gelombang panjang atau Long Wave Infrared yang berkaitan dengan pelepasan panas dari permukaan bangunan menuju lingkungan sekitar.

Kemampuan mengendalikan ketiga jenis radiasi tersebut secara terpisah menjadi keunggulan utama teknologi ini. Pada musim panas misalnya, jendela dapat tetap membiarkan cahaya masuk agar ruangan tetap terang, tetapi menahan sebagian besar panas matahari sehingga pendingin udara tidak bekerja terlalu berat. Sebaliknya, ketika cuaca dingin, jendela membiarkan lebih banyak panas matahari masuk sekaligus mengurangi pelepasan panas dari dalam ruangan. Bangunan pun tetap nyaman tanpa harus mengonsumsi energi dalam jumlah besar.

Cara kerja teknologi ini sebenarnya cukup menarik. Para ilmuwan menyusun beberapa lapisan material yang masing masing memiliki fungsi berbeda. Salah satu lapisan bertugas mengatur cahaya tampak dan panas matahari melalui proses elektrokromik. Lapisan lainnya mengendalikan kemampuan permukaan memancarkan panas ke lingkungan sekitar. Kedua sistem tersebut bekerja secara terpadu sehingga jendela dapat beradaptasi terhadap berbagai kondisi cuaca hanya dengan menggunakan tegangan listrik yang sangat kecil.

Keunggulan lain dari teknologi ini adalah kemampuannya menyediakan enam kondisi operasi yang berbeda. Artinya, jendela tidak hanya memiliki pilihan terang atau gelap seperti kaca pintar yang sudah ada saat ini. Sistem dapat memilih kondisi yang paling sesuai berdasarkan intensitas matahari, suhu udara luar, suhu ruangan, maupun kebutuhan penghuni bangunan. Fleksibilitas tersebut membuat bangunan menjadi jauh lebih efisien dibandingkan penggunaan kaca konvensional.

Bayangkan sebuah gedung perkantoran yang berdiri di kota tropis seperti Jakarta. Pada pagi hari cahaya matahari masuk melalui sisi timur bangunan. Jendela secara otomatis mengurangi panas yang masuk tetapi tetap mempertahankan pencahayaan alami agar pegawai dapat bekerja dengan nyaman. Menjelang siang ketika suhu udara semakin tinggi, sistem meningkatkan kemampuan memantulkan panas sehingga beban pendingin udara terus menurun. Saat malam tiba dan udara mulai lebih sejuk, jendela mengurangi pelepasan panas dari dalam gedung sehingga suhu ruangan tetap stabil tanpa harus menggunakan energi tambahan.

Teknologi ini juga memberikan manfaat pada aspek kenyamanan visual. Cahaya matahari yang terlalu terang sering menyebabkan silau sehingga mengganggu aktivitas di dalam ruangan. Banyak orang akhirnya menutup tirai atau gorden dan menyalakan lampu meskipun hari masih siang. Dengan jendela pintar multimodal, cahaya alami tetap dapat masuk dalam jumlah yang nyaman sehingga ruangan tetap terang tanpa menimbulkan silau berlebihan.

Fungsi lain yang tidak kalah menarik adalah perlindungan privasi. Dalam kondisi tertentu permukaan kaca dapat berubah sehingga aktivitas di dalam ruangan tidak mudah terlihat dari luar. Rumah sakit, ruang rapat, laboratorium, hingga rumah tinggal dapat memanfaatkan kemampuan ini tanpa memerlukan tirai tambahan. Bangunan menjadi lebih sederhana sekaligus lebih modern.

Konsep smart window multimodal yang dapat mengatur transmisi cahaya tampak, inframerah dekat (NIR), dan emisi inframerah gelombang panjang (LWIR) secara elektroaktif untuk memberikan efek pendinginan pada musim panas dan mempertahankan kehangatan pada musim dingin sehingga meningkatkan efisiensi energi bangunan (Zeng, dkk. 2026).

Hasil simulasi energi menunjukkan bahwa teknologi ini mampu memberikan dampak yang sangat signifikan. Dibandingkan kaca Low E yang banyak digunakan pada gedung modern saat ini, jendela multimodal mampu menurunkan konsumsi energi sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin udara hingga sekitar 34 persen setiap tahun. Selain itu, penggunaan teknologi ini juga berpotensi mengurangi emisi karbon dioksida lebih dari 34 kilogram per meter persegi bangunan setiap tahun. Angka tersebut menunjukkan bahwa satu komponen bangunan saja dapat memberikan kontribusi besar terhadap upaya mengurangi dampak perubahan iklim.

Dari sudut pandang smart building, penelitian ini menunjukkan perubahan cara berpikir dalam dunia konstruksi. Selama ini kecerdasan bangunan identik dengan sensor, komputer, dan perangkat lunak. Kini material penyusun bangunan mulai memiliki kemampuan untuk beradaptasi secara mandiri terhadap lingkungan. Jendela bukan lagi sekadar pelengkap fasad bangunan, tetapi berubah menjadi sistem aktif yang mengatur cahaya, panas, kenyamanan, efisiensi energi, dan bahkan privasi penghuni.

Tentu saja masih ada beberapa tantangan sebelum teknologi ini digunakan secara luas. Material harus mampu bertahan menghadapi hujan, panas, kelembapan, debu, serta radiasi ultraviolet selama puluhan tahun. Biaya produksi juga perlu ditekan agar dapat diterapkan pada rumah tinggal maupun bangunan komersial dalam skala besar. Para peneliti juga terus berupaya meningkatkan kecepatan respons material agar perubahan kondisi cuaca dapat diikuti secara lebih cepat.

Meskipun demikian, arah perkembangan teknologi ini sangat menjanjikan. Jendela pintar multimodal membuktikan bahwa masa depan bangunan hemat energi tidak hanya bergantung pada panel surya atau sistem pendingin yang semakin efisien. Material penyusun bangunan sendiri mulai berkembang menjadi sistem cerdas yang mampu merasakan lingkungan, mengambil keputusan, dan memberikan respons terbaik secara otomatis. Ketika teknologi ini semakin matang, bangunan masa depan tidak hanya menjadi tempat berlindung, tetapi juga menjadi mitra aktif dalam menjaga kenyamanan manusia sekaligus mengurangi konsumsi energi dan emisi karbon demi terciptanya lingkungan yang lebih berkelanjutan.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Front End Cerdas Untuk Aplikasi Cepat, Aman, Dan Siap Masa Depan

REFERENSI:

Zeng, Yu dkk. 2026. A Multimodal Smart Window With Visible‐NIR‐LWIR Electro‐Modulation for all Weather. Advanced Materials 38 (1), e12029.