Самозатемняющиеся окна

15.03.2019 г.

Можно бесконечно долго восторгаться самыми последними открытиями и достижениями науки, но в разы больше пользы обыватель сможет извлечь лишь из той идеи, которая просочилась сквозь жернова производственного конвейера. В этом обзоре мы познакомимся с умными окнами. В свете повышенного внимания к способам экономии энергии, этой технологии пророчат триумфальный успех.

Идея не нова, но шли к этому десятилетия, наконец, свершилось. Американская Национальная лаборатория по возобновляемой энергии NREL (National Renewable Energy Laboratory), выпустила в свет продукт, который в итоге коммерциализировали. Легким движением руки прозрачное стекло вашего окна превращается в тонированное. Технология изготовления продукта получила название - "электрохромное стекло".

Отмотав время, вырисовывается интересная картина: стеклянные окна изобрели более 4-ех веков назад, с тех пор они эволюционировали крайне неохотно. Требования к оконному стеклу в то время ограничивались максимальной прозрачностью при достаточной теплоизоляции, но вместе с тем, чтоб стоило это недорого. В результате, в 1930 году нам достался стеклопакет, который в результате некоторых доработок полностью отвечал запросам времени. Сейчас появилась возможность расширить функциональность и самое главное - теперь это доступно каждому.

Основное преимущество умных-окон заключается в том, что посредством регулировки прозрачности, достигается экономия энергозатрат. Возникает вопрос - как окна, которые сами питаются от электросети, способны экономить. Дело в том, что обычные оконные стекла пропускают большую часть спектра солнечного света, включая тепловое излучение, но не отражает его. Другими словами тепло практически беспрепятственно проникает в помещение и наружу. Умные окна способны блокировать это движение.

При правильном управлении прозрачностью окна можно существенно снизить затраты на кондиционирование помещений в летнее время и отопление в зимний период. По данным NREL внедрение электрохромных окон позволит сократить потребление электроэнергии США на 11%, в России подобных исследований не проводилось. Разработка стекла, которое способно менять свою светопроницаемость велась по трем направлениям:

- Жидкокристаллическое затемнение

- Система контроля взвешенных частиц

- Электрохромные стекла

Устройства на жидких кристаллах (LCD - Liquid Crystal Devices)

Принцип основан на способности материала, находясь в жидкокристаллическом агрегатном состоянии, под воздействием напряжения, менять направление расположения поляроидов, что влечет за собой изменении оптических свойств смарт-стекла. Без напряжения кристаллы расположены хаотично, в таком состоянии они рассеивают свет, образуя нежный бело-матовый, непрозрачный экран. При подаче питания поляроиды выравниваются, пропуская свет. Ослабляя или увеличивая напряжение, достигается возможность регулировать степень прозрачности материала. Это происходит потому, что при недостаточном питании не все кристаллы упорядочиваются, а значит, задерживают свет лишь частично.

Система контроля взвешенных частиц (SPD - suspended particle device)

Принцип аналогичен предыдущему, с той лишь разницей, что роль светового клапана выполняют стержнеобразные частицы, поляризуясь электромагнитным полем, они пропускают свет, а в состоянии покоя размещаются в жидкости беспорядочно, тем самым блокируя свет. Эта технология обходится дешевле, чем жидкокристаллическая. На устройства с применением SPD в мире насчитывается порядка 500 патентов, часть из которых принадлежат таким гигантам как Polaroid и General Electric.

Электрохромные стекла

Эта технология известна нам по бесчисленному количеству дешевых электронных часов, калькуляторов и прочей техники у которых есть электронный циферблат. Ключевое слово тут - дешевый, и не спроста статья началась именно с электрохромных окон, ведь именно эта технология самая выгодная в экономическом плане.