SMART- окна

Начнем наш обзор с такой неожиданной новости, что сегодня никто не может абсолютно точно сказать - что такое смарт окно. Этим термином у нас в стране, да и на Западе характеризуют изделия изготовленные по самым разным технологиям. Объединяет их тот факт, что что такие окна позволяют регулировать различные свойства окна, в первую очередь оптические, в зависимости от электрических параметров, а также от уровня освещенности и температуры воздуха. 

А теперь рассмотрим удивительную функциональность различных смарт-окон, выполненных по разным технологиям. 

Итак, что же могут современные окна:

1) управлять прозрачностью; 

2) управлять светопропусканием; 

3) выводить изображение на стекло и управлять им; 

4) получать команды благодаря сенсорному стеклу; 

5) быть источником света ночью; 

6) быть источником электричества днем; 

7) быть источником тепла в холодную погоду. 

Если быть объективными, то необходимо признать, что некоторые из перечисленных возможностей стали доступными заказчикам уже давно, но применялись редко. 

Но сегодня ситуация меняется благодаря буму на энергосберегающие технологии и «экологическое» строительство на Западе. С некоторым временным лагом эта тенденция постепенно придет и на постсоветское пространство. Ситуацию ускоряет рост тарифов на энергоносители, а также бурное развитие технологий смарт-окон. 

Перспектива расширения рынка смарт окон связана со следующими факторами: 

- стоимости энергорсурсов; 

- повышение спроса на строительство по международным экологическим стандартам (например LEED); 

- развитие и одновременное удешевление технологий смарт-окон; 

- повышение спроса на элитное, комфортабельное строительство и уникальный архитектурный дизайн, технологии умного дома. Исследовательская компания Reportlinker недавно опубликовала доклад с прогнозом роста рынка потребления электрохромных стекол в четыре раза к 2017 году. Основные направления спроса, по мнению экспертов, это окна совмещающие электрохромные и термохромные стекла, с функциями самоочищения (об этом ниже). 

Наибольшее конкурентное преимущества смарт окна имеют в сегменте фирм, специализирующихся на строительстве по международным экологическим стандартам, так как использование смарт окон значительно повышает рейтинг здания по критериям данных стандартов. 

А теперь перейдем к описанию наиболее популярных технологий. 

Смарт-стекло, как правило, представляет собой многослойный композит (например - триплекс) с активным фунциональным слоем (или слоями). В качестве активного слоя может быть использована специальная пленка или гель. 

Современная тенденция состоит в том, чтобы комбинировать различные технологии в одной конструкции для приданию окну уникальных свойств. Например, интеграция сенсорной пленки и т.н. голографической пленки для вывода изображения на стекло. В конечном итоге, в одном стеклопакете возможно сочетание комплекса всех требуемых функций современного окна. 

Электрохромные стекла и их возможности 

Начнем обзор технологий с наиболее популярной электрохромной технологии. Электрохромные стекла позволяют менять поглощающие свойства стекла, то есть представляют собой жалюзи с двумя состояниями - включено (затемненное) и выключено (прозрачное). Электрохромный слой внутри композита меняет свои свойства под действием напряжения. При поступлении напряжения стекло переходит в прозрачное состояние. Скорость переключения электрохромного стекла меделенное и зависит от размера панели. Процесс изменения прозрачности происходит неравномерно, начинается с краев и переходит постепенно к центру. Этот эффект называется «радужный эффект». 

- популярные цвета: синий, зеленый, бронзовый; 

- светопропускание: от 5% до 90%; 

- может входить в состав более сложного стеклопакета; 

- нет необходимости в жалюзи и шторах. Отличная возможность для регулировки освещенности для куполов, стеклянных крыш. Возможность экономии на кондиционировании помещения летом;

-возможно изготовление изогнутых (молированных) стеклянных конструкций; 

Недостатки: 

-  всего два состояния, необходимо время для перехода из одного состояния в другое, 

- наличие «радужного эффекта». 

Полимерные жидко-кристаллические устройства (LCD) 

Такие стекла мгновенно переключаются между прозрачным и матовым состоянием. Когда питание выключено стекло становится матовым, препятствуя видимости в обоих направлениях (внутрь и наружу). Триплекс состояит из двух слоев стекла и жидкокристаллической пленки. Стекло можно мыть, моллировать. Возможно использовать в составе более сложного стеклопакета. 

Сегодня используется ЖК-пленка третьего поколения 3G, которая имеет множество преимуществ перед пленками предыдущих поколений (например PDLC). Новая пленка имеет отличную прозрачность (светопотери составляют всего 3%), низкое напряжение питания (20 Вольт), низкую влагостойкость (нет необходимости ламинации краев), долгий срок службы (100 миллинов включений).

Еще одно преимущество 3G - возможность работы в качестве проекционного экрана в непрозрачном, матовом режиме. Такая конструкция может быть с успехом использована в витринах, презентационных помещениях. Картинка на таком экране не теряет цветопередачу от проектора, поэтому обеспечивает высокое качество изображения. 

Голографические экраны 

В эту группу мы вносим конструкции изготовленное по различным технологиям с возможностью вывода изображения на прозрачное стекло. То есть мы видим то, что происходит за стеклом и картинку на стекле. Другими словами картинка как бы висит в воздухе, напоминая фильмы из будущего. 

Если раньше такой эффект создавался применением специальных пленок, например, ClearView превращающим стекло в видеоэкран для видеопроекторов, то недавняя разработка Samsung произвела революцию в этом направлении. 

Новая разработка Transparent Smart Window позволяет выводить картинку без проектора, как на монитор телевизора. В конструкцию встроен и сенсорный слой, таким образом превращая окно в огромный, полноценный сенсорный экран компьютера. Одна из функций «жалюзи» Transparent Smart Window продемонстрирована на фото на предыдущей странице. 

Обычным делом вскоре может стать размещение таких виджетов на окне, как температура воздуха на улице и в помещении, прогноз погоды на завтра и трансляция любимой телепередачи или рекламного ролика. 

Вывод изображения происходит в качестве HDMI, с разрешением 1366х768, с диагональю 117 см. Толщина рамки - 9 мм, вес конструкции - 4,5 кг. 

Сенсорный слой позволяет придать стеклу функцию интерактивности, аналогичную сенсорным смартфонам. Назначение таких конструкций поистине безгранично, мы находимся только в начале эры использования интерактивного стекла. Сенсорные функции, как правило, используются совместно с проекционной пленкой (стеклом), например 3G. 

Сенсорная пленка (стекло) позволяет определить точку касания на поверхности. Современное интерактивное стекло обладает высокой надежностью, чувствительностью и может охватывать большие поверхности. 

Кроме перечисленных выше, существуют также стекла превращающие окно в источник света ночью за счет использования светодиодной пленки (см. фото). 

Давно известны стекла вырабатывающие тепло, они активно применяются в куполах и зенитных фонарях для подтапливания снега. Современная тенденция состоит в том, чтобы днем окна вырабатывали электричество (об этом - ниже), а вечером, в холодное время, отдавали тепло в помещение. Существует также практическая возможность превращения стекла в источник звука, заменяющего привычные звуковые динамики. Словом, возможности современных стекол для использования в оконных и фасадных конструкциях, на сегодняшний день, просто фантастические. А теперь поговорим о еще одной революционной технологии, благодаря которой окна превращается из традиционных источников теплопотерь в источник энергии для функционирования здания. 

Универмаг в центре города Erfurt (Германия) представляет собой недавний проект Bosch solar energy AG, заключающийся в интеграции фотоэлектических модулей с высокой светопропускной способностью в фасад здания. 

Система аккумулирует и отдает полученную электроэнергию в сеть здания, что приводит к резкому снижению уровня потребления электроэнергии и соответствующей экономии энергоресурсов. 

Перед нами фасад ближайшего будущего, позволяющий строить интеллектуальные здания с минимальным потреблением энергии. Фотоэлектрическая система здания позволяет генерировать около 19 000 кВт/ч электроэнергии в год, через 300 квадратных метров солнечных батарей, установленных на южном фасаде. Говоря об экологическом факторе, такая система позволяет экономить выделение около 12 тонн углекислого газа в год, что примерно эквивалентно выбросам одной автомашины на маршруте длиной 60 000 км. Технологическая тенденция фотоэлектрических фасадных и оконных панелей состоит в повышении светопропускной способности. Непрозрачные фасадные фотоэлектрические панели остаются в прошлом (см. фото ), а их место занимают все более и более прозрачные солнечные батареи. 

До прозрачности обычного стекла дело пока не дошло, но новые разработки позволяют резко повысить уровень освещенности помещений за счет расположения батарей и повышения их уровня прозрачности. 

В США и Японии недавно прошли испытания сразу нескольких прозрачных солнечных батарей, произведенных по различным технологиям. Одна из технологий Массачуседского технологического института позволяет сделать солнечную батарею из любого окна. Для этого достаточно нанести на стекло специальный краситель, который поглащает свет в определенном, не видимом человеку, волновом диапазоне. Полученная электроэнергия затем поступает на конденсаторы, вмонтированные в раму окна. Созданные прототипы характеризуются высокой эффективностью и позволяют производить до 60 Вт с одного квадратного метра стекла. 

Возможности для производителей окон и фасадов 

Современные технологии позволяют сделать гигантский скачек в оконной индустрии в ближайшем будущем. Технологии с которыми мы вас познакомили - это не теория, а практика, подтвержденная множеством реальных объектов по всему миру. 

Почти все описанные в статье технологии сегодня, так или иначе, представлены в России и СНГ, а значит ничто не мешает применять новейшие разработки для диверсификации любого оконного производства, что важно особенно в условиях кризиса. Конечно, массовый спрос эти новинки сейчас не получат, но позволят пионерам занять свою нишу в очень перспективной индустрии умных окон, спрос на которые растет по всему миру.