стекло — новая реальность в стекольной индустрии

Смарт-стекло на оконном рынке тема не новая. Использование стекла с переключаемой прозрачностью становится популярным в архитектурной среде и отражает современные тенденции развития интерактивных устройств. Такой ультрасовременный элемент дизайна ориентирован на высокие достижения в области техники, и то, что казалось невероятным еще несколько лет назад, теперь становится реальностью. На выставке Glasstec 2016 (Дюссельдорф, Германия) компании-производители представили инновации в области изготовления и применения Smart-стекла, рассказывает портал ОКНА МЕДИА.

Как появилась идея смарт-стекла

Тема производства умного стекла обсуждается на рынке уже около 20 лет, производителей этим не удивить, но для конечного потребителя оно остается новинкой.

Началось все в 1979 году, когда Стив Абади решил создать электронное стекло. На тот момент это было технически невозможно. Его мечта сделать стекло на основе жидких кристаллов не угасла и воплотилась в реальность только в 1984 году в виде стеклопакета “LC Glass”. Для рынка стекольной промышленности того времени это было слишком новым и малопонятным изделием. Стиву пришлось оставить производство электронных стекол почти на 20 лет.

Фото: Стив Абади, 1984 год

В 2003 году г-н Абади основал компанию Innovative Glass Corporation, в которой был председателем и главным исполнительным директором, и во второй раз вывел на рынок электронное стекло с зарегистрированной торговой маркой E-Glass.

В России умное стекло появилось в 2009 году, и со временем стало применяться не только в офисных зданиях для обеспечения конфиденциальности переговоров, но в домах людей, которые могут позволить себе следить за каждым новшеством в дизайне и архитектуре.

Окна, перегородки, пол со смарт-стеклом можно встретить пока в единичных объектах элитной недвижимости России – офисах крупных банков, культурных центрах и загородных домах, пентхаусах, многоуровневых квартирах. Большой популярностью такой смарт продукт пользуется среди москвичей, которые проживают на Рублевско-Успенском шоссе и Новой Риге. В главном офисе Сбербанка в Нижнем Новгороде в семи переговорных комнатах установлено такое стекло. Самый знаменитый проект с использованием умного стекла выполнен в месте российской экспозиции музея Аушвиц-Биркенау (Освенцим) в Польше.

Виды и технологии Smart стекол

Метод изготовления смарт стекол придуман более 20 лет назад и постоянно усовершенствуется, и только сейчас намечается тренд на его массовое использование. Потребители в основном не знают о существовании такого изобретения и не в состоянии себе позволить его. Технологии смарт-стекла претерпели изменения за эти годы — стали потреблять меньше энергии и стоимость их снижается с каждым годом, что дает возможность в перспективе вывести продукт в массы.

Технология Умного стекла

Изготавливается оно способом триплексования 2-х или более листов стекла. Ламинирующие пленки, используемые для его производства, по технологии делятся на три вида:

• EVA – этиленвинилацетатная пленка. Главное ее преимущество – низкая стоимость как самой EVA-пленки, так и оборудования для ее производства. Она отличается хорошей липучестью к пластику и стеклу, но имеет высокую степень мутности и малую прочность.
• PVB – поливинилбутиральная пленка. Отличительная характеристика то, что имеет высокое качество на выходе, но на старте – высокую стоимость производства. Пленка PVB хорошо прилипает к стеклу, но плохо к пластику. И также как EVA- пленка Поливинилбутиральная пленка (PVB) не выдерживает условия повышенной влажности.
• TPU – пленка из термопластичного полиуретана. Она наиболее подходит для производства смарт-стекла. Пленка TPU невосприимчива к влажности, к агрессивным условиям, плюс имеет высокую адгезию как к стеклу, так и к пластику.

В России пока нашла наибольшее применение EVA-пленка в силу своей наименьшей стоимости, в Европе же наоборот – наибольшее распространение получила TPU-пленка из-за своих свойств и характеристик.

1. Смарт-стекло на основе жидкокристаллических полимерных частиц (PDLC или LCD)

Стекло PDLC и LCD выполнено на основе жидкой смеси полимерных кристаллов, находящихся среди двух пластов стекла с электропроводящим покрытием и формирующих слой, изменяемый прозрачность. Жидкокристаллические частицы распадаются на составляющие, а затем переходят в твердое состояние. Так, жидкие частицы и твердой полимер оказываются несовместимы, тем самым формируются вкрапления в полимере. Без электричества они располагаются хаотично, свет рассеивается, проходя через них, и такое стекло приобретает матовый оттенок: может быть молочно-белый, молочно-серый или молочно-голубой оттенок. При включении электричества жк-частицы меняют позицию, все как одна встают вертикально по отношению к стеклу, и оно становится прозрачным или полупрозрачным, в зависимости от возможности подаваемого электричества, причем просветление может быть сегментированное. Продукт на основе PDLC имеет регулируемую прозрачность и потребляют электричества около 4-5 Вт. на м², прозрачности или матовости достигается за 5 секунд.

На выставке Glasstec 2016 несколько компаний представили свои разработки смарт-стекла. Компания Saint Gobain продемонстировала посетителям Privacy Smart Glass – универсальное решение для тех, кто хочет создать личное пространство. За счет подачи электричества smart glass из прозрачного превращается в непрозрачное менее чем 0.01 секунд. Управлять им можно с помощью встроенного выключателя, дистанционного пульта, датчиками движения, таймера, в зависимости от индивидуальных потребностей каждого клиента.

Компания NSG Group, владелец торговой марки Pilkington представили Private Window – окно, выполненное на основе жидких кристаллов. Испанская компания Dream Glass Group (DGG) на выставке Glasstec 2016 представила новый продукт DreamGlass® Privacy Glass – ламинированное стекло, покрытое тонкой пленкой, которая позволяет мгновенно изменять его цвет с помощью выключателя. Privacy Glass позволяет управлять яркостью, то есть может быть не полностью матовым, а осветлять по квадратам или полоскам, что дает большой простор для творческой мысли дизайнеров и архитекторов.

DreamGlass® Privacy Glass может поставляться в различных формах и может быть установлено в любом месте, что предоставляет возможность конечному потребителю создать интерьер по своему желанию и вкусу. Этот продукт сочетает в себе не только функциональность, но и эстетическую привлекательность.

Фото: Privacy Glass (on/off) 

2. Смарт-стекло на основе «взвешенных частиц» (SPD)

Способ на основе SPD использует «взвешенные частицы», которые помещаются между двумя слоями электропроводящего покрытия. Пленка SPD практически схожа по структуре с LCD. Но благодаря слоистой стержнеобразной структуре частиц, стеклянные смарт панели SPD визуально открыты в разных состояниях. При выключенном напряжении имеет черный или темно-синий цвет, при подаче электроэнергии частицы выравниваются, и свет может беспрепятственно проходить, и оно становится прозрачным. Скорость переключения, при котором оно меняет цвет от темного до светло-голубого или серого оттенка, практически мгновенная (2-3 сек. ).

Комплектация смарт-стекла с регулируемой прозрачностью поставляется как дополнительная опция в элитные автомобили. К сожалению, на выставке Glasstec 2016 смарт-стекло SPD представлено не было.

Фото: Смарт-стекло SPD (on/off) 

3. Смарт-стекло на основе электрохромных частиц (ECD) 

Электрохромная или электрохимическая стекольная продукция позволяет контролировать количество света и тепла, проходящих через них. В них изменяемый слой формируется за счет напыления ионов лития в несколько слоев. Принципиальная разница между способами изготовления PDLC и SPD и ECD в том, что без электричества смарт-стекло ECD прозрачное, а под воздействием электричества оно затеняется. Оттенки варьируются от цветного до полупрозрачного состояния (обычно до синего). Электрическая подпитка в границах 3-5 Вт необходима электрохромным панелям только при изменении цвета, далее нет нужды в постоянной поддержке электропитания. Скорость изменения цвета более длительная, чем у стекол PDLC и SPD. Так, время на его затемнение может варьироваться от 2 до 6 минут, а время осветление – 5 до 8 минут.

Изделие, выполненное по ECD технологии, применяется в основном в автомобилях, но становится популярным и в оконных конструкциях, в том числе в мансардных окнах. Кроме того, электрохромное стекло может применяться в устройствах защиты, например экспонатов музея. Такое смарт-стекло защитить редкие шедевры от воздействия ультрафиолетовых лучей и световых волн.

Фото: Смарт-стекло ECD (on)

Компания Saint Goben представила на выставке динамический электрохромный продукт SageGlass, которое благодаря функции light zone предоставляет возможность регулировать передачу тепла, адаптирует свет, что, в свою очередь, позволяет более рационально затемнять и осветлять пространство.

4. Смарт-стекло на основе светодиодов (Glassiled)Glassiled – светодиодная технология, которая предлагает широкие возможности вариаций в дизайне, цвете и интенсивности света светодиодов. На выставке Glasstec 2016 AGC представила 13-метровый стеклянный помост, выполненный с помощью технологии Glassiled Sigh с логотипом компании.

В отличие от матричного способа изготовления светодиодных уличных экранов, за основу в котором берется плата (модуль) и на ней размещают светодиоды и электронику, управляющую ими, в технологии Glassiled светодиоды встроены между двумя стеклами и работают через прозрачное токопроводящее покрытие. Glassiled – это технологический прорыв во всем мире.

Изделие, выполненное методом Glassiled, может быть использовано в конструкциях внешних фасадов и в интерьере – мебель, перегородки, стеллажи. Glassiled предоставляет архитекторам и дизайнерам полную свободу творчества. Продукция на основе Glasslied сохраняет до 99% своей прозрачности, что не может нарушить или испортить дизайн. Кроме того, такое смарт-стекло просто в установке и в обслуживании электроники, потребляют мало энергии и сочетают в себе лучшее из стекольных свойств и света. Таким образом, стекло с Glassiled может использоваться как мультимедийный экран.

Фото: Смарт-стекло по технологии Glassiled 

Перспективы развития смарт-стекла

Новые тенденции в стекольной промышленности, представленные на выставке Glasstec 2016, показали, что смарт-стекло может скоро войти в нашу повседневную жизнь. Помимо всех функциональных преимуществ это еще и экономия энергии, защита от уф-излучения, снижение шума, безопасность в эксплуатации и многое другое. Оно способно выступать в качестве элемента декорирования и создания приватности пространства.

Специалисты предрекают умному стеклу большое будущее. Такой продукт позволяет совмещать свойства других видов стекольных изделий. Хотя его цена баснословна от 1000 евро за один м², но новаторы и последователи интерактивных технологий готовы отдать за них любые деньги.

По данным Министерства энергетики США, применение смарт-стекла вполне может сократить потребление энергии почти на 40%. Энергосберегающее свойство такого продукта становится основной движущей силой торговли смарт-стекла.

Смарт стекло уже достигло ограниченного коммерческого успеха. Так, смарт-стекло, выполненное по технологии «взвешенных» частиц, в настоящее время все чаще применяют в автомобилях премиум и люкс класса, таких как Mercedes-Benz SLK. Электрохромные были установлены в новом Boeing 787 Dreamliner.

Ведущие игроки рынка стекольной промышленности, безусловно, заинтересованы в развитии способов производства смарт-стекла, а главное – в их удешевлении и, соответственно, в большей доступности для конечного потребителя. Компания Saint Gobain инвестировала $80 млн. в SageGlass для разработки нового энергоэффективного стекла. В целом на разработку технологий изготовления смарт-стекол за последние несколько лет было выделено около $100 млн.

Согласно отчету Stratistics Market Research Consulting, глобальный рынок смарт-стекла в 2015 году составил более $32 млрд. и по оценкам специалистов к 2022 году достигнет $126.7 млрд., увеличивая ежегодные темпы роста на 21.2% в течение прогнозируемого периода (2015-2022).

Аналитики TechNavio прогнозируют рост глобального производства smart стекла в среднем на 19.88% за период 2016-2020 гг. Доклад, представленный TechNavio, охватывает настоящую ситуацию и перспективы роста мирового рынка смарт-стекла. Аналитики поделили общую площадку на 3 сегмента, основанные на географии: Северная и Южная Америка, страны APAC и регион EMEA (Европа, Россия, Ближний Восток, Африка). Отчет также включает в себя обсуждение ключевых поставщиков смарт-стекла таких, как AGC, Corning, Saint-Gobain, PPG и DuPont.

В целом, глобальный рынок умного стекла в настоящий момент развивается очень бурно. Растет спрос на энергосберегающие продукты и экологически чистые здания. Но недостаток знаний потребителей о преимуществах смарт-стекол и пока еще слишком высокая стоимость создает препятствие для более интенсивного и глобального роста смарт-стекол. Компании-лидеры в этой области стараются объединяться, сотрудничать и развиваться вместе с другими компаниями смежных областей, в том числе с производителями и поставщиками химических продуктов, научно-исследовательскими институтами и т.д.

Для оконных компаний в России умные окна открывают широкие горизонты. Производители и потребители только начинают «входить во вкус» и видеть преимущества новых технологий. Со временем смарт-стекла станут доступны широким массам, что приведет к вытеснению таких привычных сейчас аксессуаров для окон, как шторы и жалюзи.

Портал ОКНА МЕДИА рекомендует: Смарт стекло вытеснит с рынка жалюзи и шторы

Установка стеклянных перегородок, остекление зданий из смарт-стекла с разными функциями

Что такое смарт-стекло? От английского словосочетания «smart window» произошло название «стекло с изменяющимися свойствами», «электрохромное стекло» или «умное стекло».

• Какие технологии используют при изготовлении смарт-стекла
• Смарт-стекла под управлением электричеством
• Полимерное смарт-стекло
• Плавное изменение прозрачности
• Электрохромные смарт-стекла

Смарт-стекло – это композит из сразу нескольких слоев стекла и химических материалов, которые используются в архитектуре или при изготовлении таких светопрозрачных конструкций как двери, перегородки или окна. Смарт-стекла способны изменять свои оптические свойства – матовость или опалесценцию, коэффициент поглощения тепла, коэффициент светопропускания при определенном изменении внешних условий, к примеру, подача электричества, температура или освещенность.

Рис. 1. При подаче электрического сигнала смарт-стекло становится матовым

Какие технологии используют при изготовлении смарт-стекла

Разнообразие таких типов стекольных композитов основываются на фотохимических явлениях, что связанны с изменением пропускающих свойств в момент изменения внешних условий, например, электрохромизм или электрическое напряжение, термохромизм или температура, фотохромизм или изменение светового потока.

Бывают устройства, в которых применена технология LCD, или как их еще называют жидкие кристаллы, при условиях термотропного состояния при возрастающей температуре способны изменять количество пропускаемого света. К примеру, вольфрам при добавлении диоксид ванадия (VO2), способен отражать инфракрасное излучение только тогда, когда температура поднимается выше 29°С, после чего способен блокировать солнечное излучение через оконный проем даже при очень высоких показателях внешней температуры.

К сожалению, такие типы стекол контролировать просто невозможно, все происходит автоматически.

Окно из смарт-стекла, которое управляется электричеством, может изменять свои свойства в зависимости от существующих внешних условий, таких как температура или показатель яркости освещения, но лишь с применением определенных и соответствующих датчиков, к примеру, фотодатчика или термометра. Помимо этого к смарт-стеклам относятся автоматически открывающиеся или закрывающиеся и самоочищающиеся окна для вентилирования. Например, автоматические окна открываются или закрываются по сигналу или по времени от датчика дождя. Бывает, что к смарт-стеклу относят даже специфическое остекление. К примеру, такое как проекционное остекление, основанное на аналогичных или диффузных технологиях. Такое как звуковое стекло, поверхность которого это динамик, что наполняет помещение особым равномерных звуком. Такое как сенсорное стекло, которое регулируется при помощи специального указателя или касания рук. Или такое как электрообогреваемое, где обогрев происходит равномерно по всей площади стекла. Здесь главное не путать стекла, которые установлены в автомобилях, потому что для установки в авто используются лишь нитевидные нагревательные элементы.

Рис. 2. Вариант остекления фасада с помощью смарт-стекла

Смарт-стекла под управлением электричеством

Основными технологиями смарт-стекла называют электрохимический или электрохромный слой, на взвешанных частицах (Suspended particle devices или просто SPD) и полимерный жидкокристаллический слой (Liquid crystal devices или просто LCD).

Как любой другой материал или изделие смарт-стекло обладает как преимуществами, так и недостатками.
К примеру, смарт-стекла позволят значительно уменьшить потерю тепла в помещении и значительно сократить расходы на освещение или кондиционирование комнаты. Кроме этого смарт-стекло служит прекрасной альтернативой механическим шторам, затеняющим экранам или жалюзи. Электрохимическое или жидкокристаллическое смарт-стекло в прозрачном состоянии не будет пропускать ультрафиолетовых лучей. А вот смарт-стекла на взвешанных частицах потребуют для блокирования ультрафиолетового излучения использовать специальные дополнительные покрытия.

К основным недостаткам смарт-стекла относят достаточно высокую стоимость, необходимое использование электричества, скорость переключения состояний, замутнение (опалесценцию) или меньшую прозрачность, если сравнивать показатели обычного и смарт-стекла. Необходимо также отметить и то, что такой современный продукт как смарт-стекло в сравнении со своими предшественниками обладает более низким уровнем опалесценции, поэтому таким стеклом можно будет управлять при помощи безопасного низковольтного питания в 12-36 Вольт.

Полимерное смарт-стекло

Полимерные жидкокристаллические устройства (LCD, PDLCs, Polymer dispersed liquid crystal devices) отличаются своими кристаллами, вернее их разложением на отдельные составляющие, то есть диспергирующие кристаллы в жидкий полимер, после чего они затвердевают или же фиксируют сам полимер.

В момент перехода полимера из жидкого состояния в твердое состояние, жидкие кристаллизованные решетки просто не совместимы с твердыми полимерами, поэтому формируют вкрапления или капли в самом полимере. Условия такой фиксации будут влиять на размеры капель, а это в свою очередь приведет к изменениям в свойствах смарт-стекла.

Как правило, жидкая смесь жидких кристаллов и полимера располагается между слоем пластика и стекла, при этом на материалы наносится тонкий слой прозрачного проводящего вещества, что обеспечивает и затвердевание полимера и подвод напряжения. Только такая принципиальная структура смарт-стекол считается эффективным рассеиванием. От источника электропитание подключается к электродам. Электроды специально изготавливаются из медной фольги, на которой присутствует слой электропроводного клея, который и создает контакты с проводящим слоем пленки.

Без необходимого электрического напряжения жидкие кристаллы находятся в капле и случайно упорядочены, а такое состояние кристаллов приводит к рассеиванию всех параллельных световых лучей. Такое стекло отличается молочно-белым цветом.

Рис. 3. Смарт-стекло с матовым молочным цветом в офисных перегородках.

В момент подачи необходимого напряжения электрическое поле между двумя отдельными электродами (прозрачными) на стекле принуждает жидкие кристаллы выравниваться. При этом электрическое поле позволяет солнечным лучам проходить сквозь капли, при этом рассеивание капель очень мало. И стекло просто переходит в прозрачное состояние. Показатель или степень прозрачности можно контролировать приложенным на смарт-стекло напряжением. Объясняется такая возможность тем, что при маленьком напряжении лишь часть жидких кристаллов способно выровняться в электрическом поле полностью. И только малая порция световых лучей способна пройти сквозь стекла без искажений, в момент, когда большая порция света просто рассеивается. При возрастании напряжения все меньше кристаллов остается не выровненными, а это в свою очередь может привести к наименьшему рассеиванию световых лучей. Помимо этого есть возможность контролировать даже количество тепла и света, что проходят через стекла. Для этого необходимо использовать добавочные внутренние слои или специальные красители. Кроме этого можно создавать противорадиационные и противопожарные версии для использования стекол в специализированных устройствах.

Плавное изменение прозрачности

Один из американских исследовательских центров продемонстрировал изображение, которое вполне может быть сформировано в полимере или в прозрачных электродах, при этом позволяя производство декоративных или экранных окон. Основная часть устройств, которые сегодня предлагают производители функционируют лишь в состояниях ВКЛ или ВЫКЛ. Вот только технология обеспечения разнообразных уровней прозрачности стекла с легкостью может быть достигнута.

Такой вид технологии используют и для внутренних и для внешних установок по контролю приватности, к примеру, для душевых, ванных, переговорных, и медицинских комнат или же для проектора и его временного экрана.

Устройства со взвешенными частицами или SPD (Suspended particle devices) тончайший слой пленки слоистых материалов стержнеобразных частиц, которые взвешены в жидкости помещают меж отдельными слоями пластика и стекла, либо присоединяют к одному из слоев. Если же электрическое напряжение не подается, взвешенные частицы ориентируются в случайном порядке и поглощают световые лучи так, что стекла становятся темными или непрозрачными, синего, черного или иногда даже реже серого цвета.

А вот если электрическое напряжение подается, тогда взвешенные частицы не только полностью выравниваются, но и позволяют световым лучам проходить сквозь стекло. Смарт-стекла с взвешенными частицами вполне способно мгновенно переключиться либо осуществить самый точный контроль по количеству проходящего тепла и света. Постоянный пусть даже и маленький электрический ток необходим смарт-стеклу постоянно, если стекло прозрачное.

Электрохромические или электрохромные смарт-стекла способны изменить уровень прозрачности материала в момент подачи электрического напряжения, и как следствие способны контролировать общее количество пропускаемого тепла и света. Изменение в состоянии смарт-стекол можно засечь по изменяющемуся цвету стекла. Полупрозрачное состояние устройство – это обычно либо синий цвет, либо прозрачный цвет стекла. Темные оттенки смарт-стекла обычно начинаются с еле заметного затемнения и заканчиваются самой насыщенной тонировкой. В основном подача электрического напряжения нужна лишь для изменения показателя прозрачности стекла, вот только после изменения состояния смарт-стекла необходимость в электропитании полностью исчезает, поэтому достигнутое состояние стекла можно уже не поддерживать электричеством.

Рис. 4. Матовые смарт-стекла для стеклянных дверей в офисах для обеспечения конфеденциальности

Затемнения на смарт-стекле будут возникать только по краям устройства, перемещаясь все глубже внутрь, то есть в центр стекла. Это довольно медленный процесс, который занимает от нескольких секунд до нескольких минут, период времени здесь будет зависеть от размера окна, такой эффект называют радужным.

Используются электрохимические материалы, для того чтобы контролировать количество тепла и света, что проходят через окно. Применяется такой вид материалов в основном в автомобильной индустрии и для автоматических затемнений зеркал при различном освещении.

Электрохромные смарт-стекла

Электрохромные стекла могут обеспечить видимость даже в самых затемненных состояниях, тем самым такой вид стекла способен сохранить визуальный контакт с окружающей внешней средой. Такой эффект используют для производства, например, зеркал заднего обзора. Помимо этого электрохромную технологию применяют во внутренних устройствах, к примеру, для того чтобы защитить объект, находящийся под стеклом в музее. Или же для защиты картин от каких-либо повреждений, воздействия ультрафиолета или световых волн видимых диапазонов.

Рис. 5. Офисные перегородки из умного стекла с изменяемой прозрачностью.

Полианилин служит прекрасным примером электрохромного материала. Кстати, полианилин может создаваться химическим или электрохимическим окислением анилина. В момент погружения электрода в специальную соляную кислоту с примесью анилина, на этом электроде начинает формироваться пленка полианилина. Полианилин может быть окрашен в желтый, темно-зеленый или темно-черный цвет, здесь все будет зависеть от окислительно-восстановительного состояния. Существуют и другие электрохромные материалы, которые применимы на практике, к таким относят оксид вольфрама и виологены. Такие вещества находят применение в производстве электрохромного или смарт-стекла.

В соединении с TiO2 (диоксид титана) виологен используется для изготовления цифровых дисплеев. Кстати, именно такое соединение вскоре полностью заменят жидкокристаллические экраны, потому что именно виологен темно-синего цвета прекрасно контрастирует со светлым титаном и при этом обеспечивает высокий уровень контрастности экрана.

Как работает электрохромное стекло | Посмотреть Смарт Windows

Ваш браузер не поддерживает тег видео HTML5.

Интеллект снаружи

View Smart Windows использует интуитивно понятный интеллектуальный механизм.

Облачность

Прогностические данные о погоде и датчики в реальном времени предвидят облачность и реагируют на нее. Это обеспечивает оптимальный уровень дневного света даже в пасмурные дни.

Облачность

Прогностические данные о погоде и датчики в реальном времени предвидят облачность и реагируют на нее. Это обеспечивает оптимальный уровень дневного света даже в пасмурные дни.

Интеллектуальные расписания

Вид определяет настраиваемые и интеллектуальные расписания в соответствии с вашими потребностями. Это позволяет гибко блокировать световое загрязнение в ночное время или пропускать больше дневного света.

Интеллектуальные расписания

Вид определяет настраиваемые и интеллектуальные расписания в соответствии с вашими потребностями. Это позволяет гибко блокировать световое загрязнение в ночное время или пропускать больше дневного света.

Угол солнца

View точно прогнозирует угол солнца для любого дня и времени. Когда угол наклона солнца меняется в зависимости от времени года, View Intelligence® контролирует нежелательные блики.

Угол солнца

View точно предсказывает угол солнца для любого дня и времени. Когда угол наклона солнца меняется в зависимости от времени года, View Intelligence® контролирует нежелательные блики.

Широта и долгота

Используя точные географические координаты, View точно предсказывает местное положение солнца, погоду и траекторию движения солнца.

Широта и долгота

Используя точные географические координаты, View точно предсказывает местное положение солнца, погоду и траекторию движения солнца.

Архитектурные детали

View Intelligence® учитывает архитектурные особенности здания, такие как выступы и внешнее затенение.

Архитектурные детали

View Intelligence® учитывает архитектурные особенности здания, такие как выступы и внешнее затенение.

Устранение затенения

View Smart Windows устраняет необходимость в затенении и связанном с ним обслуживании.

Устранение затенения

View Умные окна блокируют тепло и контролируют блики, устраняя необходимость в затенении и связанном с ним обслуживании. Жители здания чувствуют себя комфортно, наслаждаясь беспрепятственным видом.

Датчик неба

Датчик обзора неба измеряет освещенность с помощью нескольких фото- и инфракрасных датчиков. Это дает вашему зданию актуальную и точную местную информацию, которая используется в работе Intelligence®.

Датчик неба

Датчик обзора неба измеряет освещенность с помощью нескольких фото- и инфракрасных датчиков. Это дает вашему зданию актуальную и точную местную информацию, которая используется в работе Intelligence®.

Местонахождение агента

Интеллект® знает, где находится рабочий стол каждого агента и как он используется. Эксплуатация точно настраивается на основе реальных требований пассажиров для обеспечения комфорта.

Местонахождение агента

Интеллект® знает, где находится рабочий стол каждого агента и как он используется. Эксплуатация точно настраивается на основе реальных требований пассажиров для обеспечения комфорта.

Ближайшие препятствия

Intelligence® прогнозирует отраженные блики и тени от соседних строений, чтобы обеспечить комфорт и удовольствие в течение всего дня.

Ближайшие препятствия

Intelligence® прогнозирует отраженные блики и тени от соседних строений, чтобы обеспечить комфорт и удовольствие в течение всего дня.

Интеллект снаружи

View Smart Windows использует интуитивно понятный интеллектуальный механизм.

Интеллект внутри

Испытайте комфорт восхитительной внутренней среды, когда вы можете настроить дневной свет.

Visual Comfort

Рассчитывая геометрию прямых бликов на рабочем месте, View Intelligence обеспечивает комфорт в вашей комнате.

Визуальный комфорт

Комфорт прежде всего. Модуль управления бликами — одно из трех ядер движка. Рассчитывая геометрию прямых бликов на рабочем месте, View Intelligence обеспечивает комфорт в вашей комнате.

Оптимизированный дневной свет

Впустите свет. При изменении состояния оттенка View Intelligence максимизирует дневной свет, сводя к минимуму как тепло, так и блики.

Оптимизированный дневной свет

Впустите свет. При изменении состояния оттенка модуль управления дневным освещением максимизирует дневной свет, сводя к минимуму тепло и блики.

Энергосбережение

Снижение потребления электроэнергии на освещение и ОВК до 20%.

Энергосбережение

Снижение потребления электроэнергии на освещение и ОВК до 20%.

Тепловой комфорт

Окна блокируют тепло снаружи здания, обеспечивая прохладу и комфорт для жильцов. Вы можете реализовать дополнительное использование пространства по сравнению с традиционными фасадными решениями.

Тепловой комфорт

Окна блокируют тепло снаружи здания, сохраняя прохладу в помещении и повышая комфорт для жильцов. Вы можете реализовать дополнительное использование пространства по сравнению с традиционными фасадными решениями.

Устранение теней

View Smart Windows устраняет необходимость в шторах и связанном с ними обслуживании. Жители здания чувствуют себя комфортно, наслаждаясь беспрепятственным видом.

Устранение затенения

View Smart Windows устраняет необходимость в затенении и связанном с ним обслуживании. Жители здания чувствуют себя комфортно, наслаждаясь беспрепятственным видом.

Интеллект внутри

Испытайте комфорт восхитительной внутренней среды, когда вы можете настроить дневной свет.

Посмотреть интеллект внутри
Просмотр интеллекта снаружи

Ваш браузер не поддерживает тег видео HTML5.

Настройка Beyond Intelligence®.

По запросу.

Настраивайте окна из любого места с помощью мобильного телефона

Установить расписания для отдельных зон или целых фасадов

Настройте свой опыт с помощью сцен

Ваш браузер не поддерживает тег видео HTML5.

Подключенные элементы управления

Каждое окно настраивается индивидуально

Элементы управления могут быть полностью скрыты в оконных рамах и потолке

Простая схема подключения для быстрой установки

Мы используем сторонние файлы cookie и скрипты для улучшения функциональности этого веб-сайта.
ПРИНЯТЬ ВСЕ ФАЙЛЫ COOKIES
НЕТ
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Как работают электрохромные (умные) окна?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 апреля 2021 г.

То видите, то нет! У вас когда-нибудь был один из тех дней
когда Солнце не знает, взойдет оно или уйдет, подсказывает тебе
продолжать открывать и закрывать жалюзи, чтобы вы
может читать слова на экране компьютера или остановить
мебель от выцветания? Это будет незадолго до того, как мы отправим это
особая проблема для истории, благодаря прибытию
электрохромное стекло («умное» стекло), которое меняет цвет со светлого на
темный (от прозрачного до непрозрачного) и обратно одним нажатием кнопки. Это
относительно простой, удивительно удобный (не более блеклый
обивка!) и имеет огромный
экологические преимущества. Как именно
это работает? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Забудьте о шторах, забудьте о жалюзи! «Умные окна» из электрохромного стекла превращаются из прозрачного в матовое и обратно по щелчку выключателя. Некоторые сделаны из специального стекла; некоторые пластиковые пленки добавлены сверху
из обычного стекла.

Содержание

1. Что такое электрохромное стекло?
2. Как работает электрохромное стекло?
3. Наклеиваемые электрохромные пленки
4. Что хорошего и плохого в электрохромных окнах?
5. Как умные окна будут улучшаться в будущем?
6. Движущиеся ионы лития звучат немного знакомо?
7. Узнать больше

Что такое электрохромное стекло?

Стекло — удивительный материал, и наши здания были бы темными,
грязно, холодно и сыро без него. Но у него есть и свои недостатки. Это
пропускает свет и тепло, даже когда вы этого не хотите
к. В ослепительный летний день, чем больше тепла («солнечного усиления»),
входит в ваше здание, тем больше вам нужно будет использовать свой
кондиционер — ужасная трата
энергия, которая стоит вам денег и
наносит вред окружающей среде. Вот почему большинство окон в домах и
офисы оборудованы шторами или жалюзи. Если вы в
дизайн интерьера и реконструкция, вы можете подумать, что такая мебель
аккуратные и привлекательные, но в холодном, практическом, научном смысле они
неприятность. Давайте будем честными: шторы и жалюзи — это
технологический хлам, компенсирующий большой встроенный недостаток стекла:
он прозрачный (или полупрозрачный), даже если вы этого не хотите.

С начала 20 века люди привыкли к идее
здания, которые все больше автоматизируются. У нас есть электрические
стиральные машины для одежды,
посудомоечные машины,
пылесосы и многое другое. Так почему
не подходят нашим домам с электрическими окнами, которые могут меняться от прозрачного до
автоматически темнеет? Умные окна (также называемые именами
умное стекло, переключаемые окна и динамические окна) делают именно это, используя научную идею, называемую
электрохромизм, при котором материалы меняют цвет (или переключаются с
от прозрачного до непрозрачного) при подаче электрического напряжения на
их. Обычно умные окна начинают с голубоватого цвета и постепенно
(в течение нескольких минут) становятся прозрачными при прохождении через них электрического тока.

Фото: Электрохромное стекло меняет цвет под электрическим управлением: Слева: Здесь оно прозрачное и очень похоже на обычное стекло; Справа: приложите небольшое напряжение, и он станет непрозрачным (голубоватым и темным). Фотографии Уоррена Гретца предоставлены
Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Как работает электрохромное стекло?

Существует довольно много различных видов электрохромного стекла: некоторые просто затемняются (например,
фотохромные солнцезащитные очки, которые темнеют на солнце),
одни темнеют и становятся полупрозрачными, а другие становятся зеркальными и непрозрачными. Каждый тип основан на своей технологии, и здесь я подробно опишу только одну из них:
оригинальная технология, открытая доктором Сатьеном К. Деб в 1969,
и на основе движения ионов лития в оксидах переходных металлов (таких как оксид вольфрама).
[1]
(Литий, как вы, вероятно, знаете, наиболее известен как химический элемент внутри перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов. )

Обычные окна изготавливаются из цельного вертикального стекла и
стеклопакеты состоят из двух стекол, разделенных воздушной прослойкой
для улучшения теплоизоляции
и звукоизоляция
(чтобы сохранить тепло и шум с одной или другой стороны). Более сложные окна (с использованием
низкоэмиссионное теплоотражающее стекло) покрыты тонким слоем металлических химикатов, поэтому зимой в вашем доме будет тепло, а летом прохладно.
Электрохромные окна работают примерно так, только
покрытия из оксидов металлов, которые они используют, намного сложнее и
наносится процессами, аналогичными тем, которые используются при производстве
интегральные схемы (кремниевые компьютерные микросхемы).

Хотя мы часто говорим об «электрохромном стекле», такое окно может быть изготовлено из стекла или пластика (технически называемого «подложкой» или основным материалом), покрытого несколькими тонкими слоями в процессе, известном как напыление (точный способ нанесения тонких пленок одного материала на другой).
На его внутренней поверхности (лицом к вашему дому)
окно имеет двойной сэндвич из пяти ультратонких слоев: разделитель
посередине два электрода (тонкие электрические контакты) по обе стороны от сепаратора и
затем два прозрачных электрических контактных слоя по обе стороны от
электроды. Основной принцип работы включает литий
ионы (положительно заряженные атомы лития — с отсутствующими электронами), которые мигрируют туда и обратно между двумя электродами через сепаратор. Обычно, когда окно чистое, ионы лития
находятся в самом внутреннем электроде (это слева на схеме, которую вы
можно увидеть здесь), который сделан из чего-то вроде оксида лития-кобальта (LiCoO2). При подаче небольшого напряжения на
электроды, ионы мигрируют через сепаратор в
крайний электрод (тот, что справа на этой диаграмме).
Когда они «впитываются» в этот слой (который состоит из чего-то вроде поликристаллического
оксид вольфрама, WO3), они заставляют его отражать свет, эффективно делая его непрозрачным. Они остаются там сами по себе, пока напряжение не изменится на противоположное, что заставит их двигаться.
назад, чтобы окно снова стало прозрачным. Сила не нужна, чтобы
поддерживать электрохромные окна в их прозрачном или темном состоянии — только для изменения
их из одного состояния в другое.

Анимация: Как работает электрохромное окно: Подайте напряжение на внешние контакты (проводники) и ионы лития (показанные здесь синими кружками) перемещаются от самого внутреннего электрода к самому внешнему (слева направо на этой схеме) . Окно отражает больше света и пропускает меньше, в результате чего оно кажется непрозрачным (темным). Слои представляют собой очень тонкие покрытия, нанесенные на увесистый кусок стекла или пластика, известный как подложка (здесь не показан для ясности).

Прочие технологии

Достаточно литий-ионных, какие еще технологии доступны? Вот некоторые из них:

• Вместо того, чтобы размещать разделитель между электродными слоями, мы можем использовать электрохромный материал (краситель), который меняет цвет при прохождении через него тока. Это похоже на то, что происходит в фотохромных солнцезащитных очках, но
  под точным электрическим управлением. Химические красители, работающие электрохромно
  включают виологены,
  которые обратимо меняются между прозрачным и синим или зеленым.
• Мы можем использовать нанокристаллы (пример нанотехнологии,
  который работает в атомном масштабе, примерно в 1000 раз меньше того, что мы называем микроскопическим)
  в целом аналогично, чтобы позволить большему или меньшему количеству света проходить через умное окно.

Конфигурации

Различные типы электрохромных окон имеют разные конфигурации, но большинство из них имеют несколько разных слоев. В одном популярном дизайне, продаваемом под торговой маркой Halio, есть шесть отдельных поверхностей. Электрохромный слой зажат между двумя слоями полимера PVB (поливинилбутираль) с закаленным стеклом по обе стороны от него. Затем идет аргоновый изолирующий слой,
низкоэмиссионное покрытие, и, наконец, слой салонного стекла. Электрохромные блоки также могут быть настроены по-разному: с более толстыми внешними слоями для обеспечения безопасности или защиты от атмосферных воздействий, различными покрытиями с низким уровнем излучения, большей или меньшей изоляцией и так далее. Некоторыми из них можно управлять автоматически с помощью приложений для смартфонов или с помощью проводного подключения к крыше.
пиранометры (солнечные датчики), поэтому ваши окна автоматически затемняются, когда
солнечный свет достаточно силен.

Наклеиваемые электрохромные пленки

Умные окна, которые мы рассматривали до сих пор, обычно устанавливаются как автономные блоки: вы
установить целое окно со стеклом со специальным покрытием за большие деньги.
Вы также можете получить технологию «умных окон» в несколько более дешевой форме: производители
такие как Sonte и Smart Tint®, производят тонкую, самоклеящуюся электрохромную пленку, которую можно наклеивать на существующие окна и
включать и выключать с помощью простых приложений для смартфона.

В электрохромных пленках используется технология, аналогичная ЖК-дисплею.
использует жидкие кристаллы под точным электронным управлением, чтобы изменить количество пропускаемого света.
Когда ток включен, кристаллы выстраиваются в линию, как открывающиеся жалюзи, пропуская свет.
прямо через; выключены, кристаллы ориентируются случайным образом, рассеивая любой свет, проходящий через
в случайных направлениях, делая окна непрозрачными.
Спектакль впечатляет. Согласно Smart Tint,
его фильмы передают около 98 процентов света, когда они чистые и переключаются менее чем за секунду до
их непрозрачное состояние, когда пропускаемый ими свет падает примерно на треть;
они были протестированы на переключение вперед и назад более 3 миллионов раз.

Анимация: Как работает электрохромная пленка: Пленка содержит жидкие кристаллы (синие). Когда ток выключен, кристаллы смотрят в случайных направлениях и рассеивают падающий свет, делая пленку непрозрачной. При включении тока кристаллы
выравниваются, как открывающиеся жалюзи, пропуская практически весь свет.

Что хорошего и плохого в электрохромных окнах?

Преимущества

Умные окна могут показаться диковинкой, но они имеют огромное
экологическая выгода. В затемненном состоянии они отражаются
практически весь (около 98 процентов) свет падает на них, поэтому
они могут значительно снизить потребность в кондиционировании воздуха (как
огромные затраты на его установку и ежедневные затраты на его эксплуатацию).
(View Glass, один из производителей, считает, что электрохромное стекло может разрезать
пиковое потребление энергии для охлаждения и освещения примерно на 20 процентов.)
Поскольку они работают от электричества, ими легко можно управлять с помощью системы умного дома.
или датчик солнечного света, независимо от того, есть ли в здании люди или нет.
По мнению ученых из Национального исследовательского центра Министерства энергетики США.
Лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), такие окна могут сэкономить
до 8 процентов от общего энергопотребления здания; они используют только крошечные
количества электричества для переключения с темного на светлый (100 окон используют
примерно столько же энергии, как один
лампа накаливания) поэтому сделайте
огромная чистая экономия энергии в целом. Другие преимущества умных окон включают конфиденциальность в
щелчком выключателя (больше не нужно возиться с неуклюжим, пыльным
шторы и жалюзи), удобство (автоматическое затемнение окон
может спасти вашу обивку и фотографии от выцветания), и улучшенный
безопасность (занавески с электроприводом, как известно, ненадежны).

Фото: Горячие штучки! Это тепловое (инфракрасное) изображение
показывает, насколько сильно нагревается автомобиль, когда вы припарковываете его под прямыми солнечными лучами: цвета обозначают температуру: красный и желтый — самые горячие, а синий — самые низкие. Электрохромное стекло, устанавливаемое на автомобиль, может помочь решить эту проблему. Вы просто щелкнете выключателем, чтобы затемнить
окна, когда вы припарковались, и машина будет красивой и прохладной, когда вы вернетесь! Фото предоставлено
Министерства энергетики США.

Недостатки

Это факт, что стекло печатается электродами и причудливым металлом
покрытие обойдется в несколько раз дороже, чем
обычное стекло: одно большое интеллектуальное окно обычно входит в
около 500–1000 долларов США (около 500–1000 долларов США за квадратный метр или 50–100 долларов США) за квадратный фут).
Есть также вопросы о том, насколько долговечны материалы, с текущим
окна ухудшают свои эксплуатационные характеристики уже через 10–20 лет (намного
более короткая жизнь, чем большинство домовладельцев ожидает от традиционных
остекление). Еще одним недостатком текущих окон является время, которое они занимают
переход от прозрачного к непрозрачному и обратно. Некоторые технологии могут занять несколько минут
(Halio указывает три минуты, чтобы его стекло полностью потемнело от прозрачного),
хотя наклеиваемые электрохромные пленки намного быстрее, переходя от прозрачного к непрозрачному и обратно за меньшее время.
чем секунда.

Как умные окна будут улучшаться в будущем?

Другой возможностью может быть комбинирование электрохромных окон.
и солнечные батареи, чтобы вместо бесполезного отражения
солнечный свет, затемненные умные окна могут поглощать эту энергию и сохранять ее
Для последующего. Легко представить себе окна, в которых запечатлены некоторые
падающая на них солнечная энергия в течение дня и накапливающая ее в батареях
который может включать свет в вашем доме ночью, хотя, конечно,
окно не может быть на 100 процентов прозрачным и работать на 100 процентов эффективно
солнечная панель одновременно. Поступающая энергия либо передается через
стекло или поглощается и хранится, но не то и другое одновременно. Окно, которое удвоилось как солнечное
камера, скорее всего, потребует компромисса с обеих сторон: это будет относительно темная
окно, даже если оно чистое, и гораздо менее эффективно улавливает энергию, чем
действительно хорошая солнечная батарея.

В одном мы можем быть уверены, так это в том, что в будущем мы увидим гораздо больше электрохромных технологий!

Движущиеся ионы лития звучат немного знакомо?

Если вы немного разбираетесь в технологиях, идея электронного бутерброда, работающего за счет
ионы лития между слоями могут просто звонить в колокол: это точно такой же принцип
мы используем в перезаряжаемых литий-ионных батареях (в ноутбуках,
мобильные телефоны и большинство электромобилей)!

Фото: Литий-ионный аккумулятор работает очень похоже на электрохромное окно.

В батарее мы используем электрический ток для перемещения ионов лития из одного слоя в другой, поэтому
накопление энергии; когда ионы снова возвращаются, они высвобождают накопленную энергию, обычно в течение
несколько часов от питания вашего ноутбука, мобильного телефона или другого портативного устройства.
Когда дело доходит до аккумуляторов, мы стремимся хранить как можно больше энергии как можно дольше.
что означает много ионов лития и очень массивное устройство.
С другой стороны, когда мы заинтересованы в изготовлении электрохромных окон, нас гораздо больше интересует оптика.
В каком слое находятся ионы лития, определяется, сколько света проходит через него, но в любом случае слои
должен быть очень тонким, иначе устройство вообще не будет работать как окно.
В электрохромных окнах движется относительно мало ионов по сравнению с литий-ионными батареями: окнам нужно
темнеть или светлеть за секунды или минуты, а не за три-четыре часа, которые требуются для зарядки аккумулятора ноутбука!

Дальнейшее чтение

Очень сильное сходство между литий-ионными батареями и электрохромными окнами не случайно;
если вы посмотрите патент Флойда Арнца и др. 1992 г.
Методы изготовления твердотельных ионных устройств, самое первое предложение
выдает игру, отмечая, что их изобретение представляет собой «устройство, которое можно использовать в качестве электрохромного окна и/или в качестве перезаряжаемой батареи».
По мнению этих авторов, в обоих случаях могут использоваться одни и те же методы производства.

Узнайте больше

На этом сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте по похожим темам:

• Стекло (введение)
• Теплоотражающее (низкоэмиссионное) стекло
• Фотокаталитическое самоочищающееся стекло
• Фотохромное (светоактивное) стекло

На других сайтах

• Электрохромные дисплеи: В этом учебном пособии Матиаса Мареско из Гентского университета более подробно рассказывается об электрохромных материалах и о том, как их можно использовать в электронных дисплеях. [Архивировано через Wayback Machine.]

Статьи

Научно-популярные

• Наноструктурированное стекло может переключаться между блокировкой тепла и блокировкой света Декстер Джонсон. IEEE Spectrum, 23 июля 2015 г. Исследователи Техасского университета разрабатывают электрохромное стекло с более быстрым переключением.
• Гонка за окнами с электронной тонировкой накаляется, Мартин ЛаМоника. IEEE Spectrum, 18 июня 2013 г. Corning делает ставку на электрохромное стекло.
• Smart Windows: Energy Efficiency with a View: US DOE/NREL Newsroom, 22 января 2010 г. [Архивировано с помощью Wayback Machine.]
• Материал-хамелеон может переключаться между тремя цветами от Аарона Роу. Wired, 20 апреля 2007 г. Корейские исследователи разработали материал, который меняет свой цвет, когда вы меняете ток, протекающий через него.
• «Умные» солнцезащитные очки и защитные очки позволяют пользователям регулировать оттенок и цвет от Ханны Хики. Вашингтонский университет, сегодня, 29 марта 2007 г. Как исследователи UW использовали электрохромные очки для разработки солнцезащитных очков, которые могут менять цвет или оттенок с помощью кнопки!
• Что такое электрохромный накладной ноготь?: The Guardian, 13 ноября 2003 г.: Испанские исследователи разработали электрохромные ногти, которые могут менять цвет при нажатии переключателя!
• Умное окно ждет вашей команды , Энн Айзенберг, The New York Times, 6 сентября 2001 г. Как электрохромные окна были развернуты на пассажирском реактивном самолете.

Дополнительные технические сведения

• Тонкие пленки для применения в системах управления солнцем Сапна Шреста Кану и Рассел Бинионс, Proceedings: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 466, № 2113, 8 января 2010 г. Экологические преимущества электрохромных материалов и связанных с ними технологий.
• Новые электрохромные материалы Натали М. Роули и Роджера Дж. Мортимера, Science Progress, Vol. 85, № 3, 2002, стр. 243–262.
  Это хорошее (хотя и немного устаревшее) введение в электрохромную химию.
• Прогресс в области прочных и экономичных электрохромных оконных стекол, Н. Сбар и др., Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы, том 56, выпуски 3–4, 30 января 1999 г., страницы 321–341.

Книги

• Электрохромные материалы и устройства Роджера Дж. Мортимера, Дэвида Р. Россейнски и Пола М.С. Монка (редакторы). John Wiley & Sons, 2015. Первая часть этой книги посвящена электрохромным материалам и их изготовлению; вторая часть охватывает практические приложения и тематические исследования.
• Электрохромизм: основы и приложения Пола М.С. Монка, Роджера Дж. Мортимера и Дэвида Р. Россейнски. John Wiley & Sons, 2008. Охватывает физику и химию электрохромизма и приложений, начиная от окон и заканчивая безопасностью.
• Электрохромные материалы и приложения: материалы Международного симпозиума, проведенного Алин Ружье и др. (редакторы). Электрохимическое общество, 2003 г. Большой сборник недавних докладов международной конференции по этой теме.

Каталожные номера

1. ↑   Электрохромизм был обнаружен в твердом оксиде вольфрама (WO3) в 1969 году доктором Сатьеном К. Деб,
   как описано в статье, опубликованной в Appl. Опц., доп. 3, 192, а позже вспоминается в
   Воспоминания об открытии электрохромных явлений в оксидах переходных металлов, материалах для солнечной энергетики и солнечных элементах
   Том 39, выпуски 2–4, декабрь 1995 г.