Умное окно что это значит
Создано экономящее энергию умное окно
Фото: NTU Singapore
Ученые Технологического университета Наньян в Сингапуре (NTU) создали оконное стекло, которое адаптируется к погодным условиям и позволяет экономить энергию. Исследование было опубликовано в журнале Science.
Стекло со специальной пленкой реагирует на температуру и степень естественного освещения на улице и меняет свои свойства. В зависимости от ситуации умное окно либо снижает попадание солнечного света в помещение, либо способствует прохождению солнечных лучей. Ученые считают, что их изобретение позволит сэкономить ресурсы для обогрева или охлаждения дома.
Адаптивное оконное стекло разработано с использованием слоев композита, наночастиц диоксида ванадия, метилметакрилата и покрытия с низким коэффициентом излучения. В жаркое время стекло подавляет свет в ближнем инфракрасном диапазоне, одновременно усиливая длинноволновое инфракрасное излучение, что охлаждает помещение. В холодное время года устройство концентрирует солнечный свет и направляет его в комнату. Для его работы не требуется подключения к электроэнергии.
По словам ведущего автора исследования профессора Лонга Йи, оконный проем считается наименее энергоэффективной частью дома. В американских домохозяйствах потребление энергии в зданиях, связанное с окнами, составляет примерно четыре процента от общего потребления электричества в год.
В конце ноября ученые Гарвардского университета описали технологию использования живых чернил при строительстве домов. Примененный ими материал позволяет коммуникациям здания восстанавливаться самостоятельно.
Современные «умные» окна: современные технологии, разработки и альтернативы
Современные «умные» окна
Прогресс в развитии окон зашел уже довольно далеко и они начали приобретать новые технологические свойства. Окна стали «умными» и теперь дополняют функционал системы «умный дом». В этой статье мы расскажем, как технологии коснулись мира окон, какие разновидности уже можно приобрести в России, а напоследок расскажем об альтернативной и экономичной замене обычным стеклопакетам.
Какие «умные» окна встречаются сейчас на территории России
Умные окна имеют разные свойства и зависят от типа стекол, которые в них установлены. На сегодняшний день это:
Начнем с TermoGlass (или, как они называются у нас — электрообогреваемые стекла). Это низкоэмиссионное, закаленное стекло, что имеет нагревающееся покрытие из оксида и металла, которое работает от электричества. Когда стекло нагревается до 35°C, его потребление электроэнергии равно 100 Вт на 1 м², а приблизительно столько потребляет обычная лампа накаливания.
Такие стекла отлично подойдут для утепления бассейна, сауны или зимнего сада, а вот для установки в частном доме электрообогреваемое стекло не подойдет, ведь оно более затратно в эксплуатации, если сравнивать с отоплением газом или системой «теплый пол».
Теперь поговорим об умных стеклах SmartGlass. Они имеют множество разновидностей, которые можно подобрать в зависимости от потребностей. Характеристики конструкции зависят от технологий, что в ней применяются. Поэтому, предлагаем ознакомиться с самыми популярными:
Как же развивается это направление в разных странах?
Великобритания
Ученые Принстонского университета придумали технологию прозрачных окон с солнечными элементами, которые принимают ультрафиолет и вырабатывают электричество. Их можно будет затемнять при необходимости.
С этой технологией можно сделать любое стекло «умным», ведь для этого достаточно ламинировать его специальную прозрачную пленку. Главным ее свойством является то, что пленка принимает исключительно ультрафиолетовое излучение.
Делается пленка на основе органических полупроводников, что являются производными от гексабензокоронена. Химическую структуру ученые немного изменили, чтобы элемент мог поглощать только конкретную часть спектра солнечного света.
Такие стекла позволят сократить на 40% потребление электричества на кондиционировании, отоплении и освещении. А еще, разработчики планируют сделать возможным управление стекол с помощью специального приложения на телефоне. В нем можно будет регулировать уровень освещения и температуры в доме.
Германия
Недавно ученые университета им. Фридриха Шиллера, разработали окна, которые под влиянием магнита может затенять комнату и, по принципу солнечных батарей, сохранять солнечную энергию.
Подобная идея не является новой. Уже придуманы окна, которые при помощи фотоэлементов могут вырабатывать электроэнергию. Новым является подход, а также технология LaWin, которая работает на основе магнитной жидкости. А еще она позволяет делать стекла больших размеров.
В стекле есть каналы, в которые заливают жидкость содержащую наночастицы железа, что связаны поверхностно-активными химическими элементами для предотвращения слипания. Эта ферромагнитное вещество, при воздействии магнита, позволяет осуществлять градиентное затемнение стекла или поглощение тепла. Число наночастиц железа в растворе влияет на степень светопропускной способности (чем оно больше, тем меньше света пропускает стекло). Когда окно затемнено, оно превращается в эффективный аккумулятор солнечной энергии, которая будет задействована для обогрева помещения.
Таким окнам не нужно подключение к сети. Их можно будет интегрировать в систему освещения, водонагревания и кондиционирования. Такие панели долговечны, могут достигать размера 200 м², поэтому их будет выгодно использовать для остекления высоких зданий.
Россия
Специалисты из НИТУ «МИСиС» создали нечто действительно интересное, что заставит понять — будущее очень близко. Их последней разработкой являются интеллектуальные окна (или сенсорные окна). Их основа — возможность устанавливать на минимальной площади микросхемы, которые могут иметь любую конфигурацию и размер.
Это технология имеет статус открытия мировой важности, ведь она не требует серьезных затрат и усилий. Сама новация заключается в том, что ученым удалось на разные части оксида бора нанести разное число кислорода, что впоследствии позволяет осуществлять контроль ширины «запрещенной зоны» (это и есть тот самый параметр, который влияет на свойства проводника).
Окна можно будет сделать сенсорными, ведь можно будет вставить в их структуру микросхемы. Это никак не повлияет на свойства термоизоляции, шумоизоляции и прозрачности. Технология позволит превратить простое окно в гаджет, через который можно видеть уведомления, читать новости, смотреть фильмы и управлять системой «умный» дом. Жизнь человека станет максимально комфортной.
На данный момент разработка в лаборатории проходит апробацию. Но, даже сейчас можно сказать, что они получат большую популярность среди потребителей.
Какие возможности «умных» окон уже доступны потребителю?
Энергоэффективность
При связке окна с системой «умный» дом и наличии сенсоров, можно регулировать кондиционирование и отопление в помещении. К примеру, установить, чтобы по умолчанию отключался кондиционер при открытии створки окна. Это позволит хорошо экономить на энергии.
Мониторинг положения окна
У Вас часто бывает такое, что выйдя из квартиры на работу, Вы думаете: «а закрыл ли я окна?». Лично у меня — да. Для таких случаев разработали датчики, которые позволяют следить за положением всех окон.
Система защиты от отравления угарным газом
Данная система обезопасит Вашу семью от отравления вредным для человека угарным газом. Для этого следует объединить вытяжку с датчиками угарного газа. В результате, при фиксировании датчиком дыма в помещении, система автоматически отключит вытяжку до открытия окна на проветривание. Это отличное решение для помещения с камином.
Альтернативные методы современного остекления дома
Поскольку «смарт» окна довольно дорогие, то можно ли приобрести многофункциональное окно по более низкой цене? Да, можно. При помощи термопакетов. Это усовершенствованная конструкция стеклопакета, что обеспечивает высокую звукоизоляцию и низкий уровень теплообмена.
Такой стеклопакет универсальный и отлично подходит для любого типа современного профиля: ПВХ, деревянного или алюминиевого.
Окна позволяют создать максимально комфортные условия для жизни человека и растений. Стекло блокирует ультрафиолетовые лучи, что положительно влияет на организм человека, рост растений и обеспечивает защиту мебели от выгорания.
Какой бы не была погода за окном — хороший термопакет не запотеет. Его не нужно ставить на проветривание так часто как окно с обычным стеклопакетом. И кстати, покупая термоокно, Вы можете установить однокамерный стеклопакет и он будет сохранять больше тепла, чем обычный двухкамерный.
Для термопакетов используют разные технологии и материалы:
Заключение
Прогресс не стоит на месте и коснулся уже даже обычных окон. Каждый день ученые исследуют и разрабатывают разные составы и модификации оконных конструкций, чтобы потребители могли с помощью их создать в доме максимально комфортные условия.
«Фабрика окон» всегда следит за новинками в области окон и постоянно стремимся предоставлять Вам возможность покупать актуальные и качественные окна по выгодным ценам. Также мы создали для Вас удобный и понятный сервис, с которым подобрать, замерить и купить продукцию очень просто, ведь при необходимости на каждом этапе с Вами будут работать наши специалисты.
Свяжитесь с экспертом по окнам нашей компании +7 (499) 551-88-93, и он проконсультирует Вас и поможет определиться с количеством стеклопакетов, фурнитурой, а также расскажет о действующих акциях.
Умные окна думают за вас
Развитие цифровых технологий идет семимильными шагами. Автоматическое открывание умных окон уже не фантастика, а реальность. Подробнее в материале портала ОКНА МЕДИА.
Умные окна – для новаторов жизни
Стремительная «цифровизация» за последнее десятилетие добралась до домашних инженерных систем. Умные дома с автоматическими системами отопления, вентиляции, освещения и мониторинга безопасности становятся все более популярными среди населения. Окна тоже встают на путь цифровизации.
Бесплатный оконный сервис для выбора и расчета пластиковых окон по всей России
Привычный алгоритм проветривания помещений путем ручного открывания окна уходит в прошлое. Умные окна с автоматическим открыванием – ответ на запросы новаторов, думающих о своем здоровье и безопасности дома. Новое поколение потребителей предпочитает наполнять место своего обитания умными устройствами, делающими жизнь более комфортной.
Фото: автоматическое открывание окна комплексно решает целый ряд задач Окна с автоматическим проветриванием найдут достойное применение в городской квартире, загородной недвижимости, органично впишутся в систему «умный дом». Смарт окна произведут вау-эффект на друзей и знакомых, подчеркнут статус обладателя продвинутых гаджетов, станут покупкой, о которой потом будут много говорить.
Принцип работы умных окон
Умными окна сделала автоматика. Электропривод, спрятанный внутри окна, специальные датчики и пульт дистанционного управления отличают смарт окна. Все эти элементы, объединенные в одну систему и подключенные к электричеству, смогут принимать решения за пользователя в зависимости от погоды за окном.
⇰ Умная автоматика
При подключении окна к метеодатчикам и датчику содержания CO2, пользователь получает широкий спектр новых возможностей. Окна начинают автоматически реагировать на погоду и препятствовать угрозе причинения вреда недвижимости.
Фото: с помощью автоматического отрывания окна можно настроить целый ряд климатических показателей в комнате Больше не нужно бояться оставлять окна открытыми во время отсутствия. Умные окна самостоятельно отреагируют на изменение погодных условий. Оконная створка закроется при сильном ветре и осадках, предотвращая возможные последствия стихии.
⇰ Комфортное проветривание
Привычное, но технически устаревшее, ручное открывание окна постепенно заменяется дистанционным. Теперь чтобы проветрить комнату не нужно вставать с дивана – комфортную температуру и чистый воздух легко обеспечить, нажав на кнопку пульта.
⇰ Забота о здоровье
Владельцы недвижимости осознают важность качества воздуха в доме, но не хотят держать в голове необходимость периодически открывать для этого окно. Если основная функция окна – доступ свежего воздуха, то и происходить этот процесс должен без постоянного вмешательства человека.
Фото: автоматическое открывание окна контролирует уровень концентрации углекислого газа в комнате Окно откроется, если предельно допустимая норма углекислого газа превысит допустимые показатели для хорошего самочувствия и плодотворной работы или учебы – более 1000 ppm.
⇰ Энергоэффективность
Умные окна экономят энергию на отопление и проветривание. Систему управления окном можно синхронизировать с системой отопления. На время проветривания отопление будет в автоматическом режиме отключаться, а затем включаться вновь. Окна будущего доступны уже сейчас.
Roto E-tec drive – умное окно от лидера рынка
Один из вариантов умных окон представлен в линейке компании Roto Frank. Система автоматического проветривания Roto E-Tec Drive оснащена датчиками дождя и ветра – окно автоматически закроется, если начнется дождь или скорость ветра превысит допустимую. Во встроенном таймере можно задать интервалы, через которые створка будет открываться и закрываться, поддерживая свежесть воздуха в доме без риска выстудить его в холодное время года.
Фото: умное окно с автоматическим открыванием Roto E-Tec Drive* Roto E-Tec Drive в сочетании с системой E-Tec MTS будет отключать отопление на время проветривания, тем самым экономя энергию на отопление. Функция автоматической блокировки E-Tec MTS защитит окна от попыток взлома. Система полностью интегрируется в профиль и абсолютно незаметна с внешней части окна.
Смарт окна станут стимулом для повторной замены окон. Преимущества, которые они дают людям, многократно превышают способности обычных оконных конструкций. Не нужно больше думать о безопасности дома и здоровье. Окна думают за вас.
*Статья содержит контекстную и визуальную рекламу
Умные окна: электрохромное стекло – что это такое и как работает?
Главная страница » Умные окна: электрохромное стекло – что это такое и как работает?
Задачу регуляции количества внешнего света (солнечных лучей), входящего внутрь помещений, долгое время традиционно решали посредством внедрения жалюзи. Однако этот инструмент требует постоянных действий от владельцев недвижимости – приходится открывать / закрывать жалюзи, по мере надобности. И вот, появлением новой концепции управления внешним светом — конструкции электрохромного стекла (умные окна), учёные фактически решили проблему одним нажатием кнопки.
Обобщённая концепция применения электрохромного стекла
Специалисты намекают на простоту, удивительные удобства, на экологические преимущества. Что же представляют собой умные окна и как работают на практике? Попробуем разобраться.
Практичным и нужным строительным материалом является стекло. Сложно представить, насколько:
оставались бы жилые и прочие помещения, не будь в распоряжении строителей возможностей остекления сооружений.
Однако при всех выраженных преимуществах материала, стеклу присущи также определённые недостатки. В частности, материал пропускает свет и тепло, независимо от желаний владельца недвижимости.
Летним жарким днём масса солнечной энергии, поступающей внутрь здания, заставляет использовать кондиционер, что сопровождается существенным расходом энергии. Это стоит денег и наносит вред окружающей среде.
Очевидный момент, когда владельцы большинства домов и офисов оснащают окна шторами или жалюзи. Это умный подход к окнам, но не автоматизированный. Шторы и жалюзи создают технологический барьер, восполняющий недостаток стекла, но считать полностью «умным» такой подход нельзя.
Начало 20-го века ознаменовалось появлением «умной» техники, максимально автоматизированной. Среди примеров:
Логичным стал вопрос — почему бы не оборудовать дома «умными» электрическими окнами, способными автоматически переходить от светлого режима к тёмному режиму?
Умные окна (также именуемые «умными» стёклами), переключаемые динамические конструкции, позволяют изменять режимы освещения.
Научная идея (концепция) таких «умных» конструкций, напрямую связана с электрохромизмом — эффектом смены цвета материалом (или переключения от прозрачного состояния к непрозрачному).
Функции электрохромизма проявляются в моменты прикладывания к материалу электрического напряжения.
Обычно «умные» окна демонстрируют плавный переход от синеватого цвета к полной прозрачности при прохождении электрического тока.
Эффект действия «умного» окна, полученный в условиях лаборатории. Как видно на картинке режимы «прозрачности» (слева) и полного «затенения» (справа) вполне оправдывают название технологичной конструкции
Конструктивные разновидности электрохромного стекла
Существуют различные типы электрохромного стекла:
Каждый тип выстраивается по индивидуальной технологии. Рассмотрим одну из технологий, которая основана на активности ионов лития.
Обычное простое окно изготавливается из одной вертикальной стеклянной панели. В свою очередь стеклопакеты делают как минимум из двух стеклянных панелей, разделённых воздушным зазором для улучшения теплоизоляции и звукоизоляции.
Более сложные окна (с использованием светоотражающего / теплоотражающего стекла), которые уже можно считать «умными», покрываются тонким слоем металлических химикатов.
Электрохромные — полностью умные окна, работают примерно аналогично сложным металл-химическим конструкциям. Но металл-оксидные покрытия «умных» электрохромных конструкций выглядят более сложными.
Рабочая плёнка таких «умных» систем наносится процессами, аналогичными тем, которые используются при изготовлении интегральных микросхем (например, кремниевых компьютерных чипов).
Структура умные окна (схема и принцип действия): А – режим затенения при отключенном питании; В – режим прозрачности при включенном питании; 1 – плёночная прослойка; 2 – жидкокристаллический активный слой; 3 – жидкокристаллическая плёнка; 4 – токопроводящее покрытие
На производственной практике электрохромное умное окно изготавливается либо на основе силикатного стекла, либо на базе пластика (технический термин — «подложка» или базовый материал).
Рабочая поверхность покрывается несколькими тонкими слоями с помощью процесса распыления. На внутренней поверхности изделия (смотрит внутрь помещения) «умное» окно имеет двойной «сэндвич», состоящий из пяти ультратонких слоёв:
Принцип работы выстраивается на периодической миграции ионов лития сквозь сепаратор между двумя электродами. Обычно, когда «умное» окно прозрачно, ионы лития сосредоточены в области одного из электродов, выполненных на базе оксида лития-кобальта (LiCoO2).
Когда на электроды подаётся некоторое напряжение, ионы мигрируют через сепаратор к другому электроду. Прохождением через сепаратор, выполненный из поликристаллического оксида вольфрама, электроны способствуют отражению света. Соответственно, налицо эффективное переключение умного окна в затенённое состояние.
По мере изменения напряжения на электродах происходит обратный процесс, соответственно умные окна вновь приобретают состояние прозрачности.
Что примечательно, энергия расходуется только в моменты переключения электрохромных окон в прозрачное или затенённое состояние. Оставаясь в любом из режимов, умные окна не расходуют электрической энергии.
Другие технологии для достижения подобных эффектов
Кроме литий-ионной технологии доступны также другие варианты остекления. Например, вместо размещения разделителя между слоями электродов используется электрохромный материал (краситель).
Такой материал обладает свойствами изменения цвета в моменты пропускания тока через структуру. Технология напоминает применяемую для фотохромных солнечных очков, но требует более точного контроля питания.
Умные окна, выполненные по схеме описанной выше, устанавливаются как отдельные элементы. Требуется установка целого стеклопакета, где стёкла покрыты специальным составом.
Этот вариант видится достаточно затратным. Однако есть возможность получить технологию «умных» окон по удешевлённой схеме.
Вариант плёночного оснащения обычных оконных конструкций обходится потенциальному пользователю дешевле. Между тем, «умная» плёнка показывает улучшенные характеристики быстродействия по сравнению с технологией напыления и возможности управления смартфоном
Известные в области остекления производители «Sonte» и «Smart Tint», к примеру, предлагают тонкую самоклеящуюся электрохромную плёнку.
Такого рода материал несложно нанести на существующие стандартные окна, сделав эти компоненты жилища «умными». Плёнка позволяет включать / выключать вновь созданные «умные» конструкции специальным приложением на смартфоне.
Электрохромные плёнки используют технологию, аналогичную жидкокристаллическому дисплею, где жидкие кристаллы под точным электронным управлением изменяют массив проходящего света.
Когда ток подключен, кристаллы выстраиваются линейно подобно открывающимся жалюзи, обеспечивая прохождение лучей света. Если же ток выключен, кристаллы ориентируются случайным образом, рассеивают свет, делая «умные» окна непрозрачными.
Производительность накладных плёнок впечатляет. Согласно утверждениям специалистов «Smart Tint», «умная» плёнка способна пропускать 98% света в режиме прозрачности.
В другом случае, коэффициент пропускания снижается примерно втрое, организуется не менее эффективное состояние непрозрачности. Долговечность определяется границей количества переключений, которая заявлена производителем на уровне 3 млн. раз – не менее.
Умные окна — п реимущества и недостатки
Технологичность рассматриваемых конструкций очевидна. Действительно есть чему удивляться и стремиться к тому, чтобы как можно скорее применить в деле.
Между тем, несмотря на привлекательные технологии, так называемые умные окна показывают не только явные преимущества, но вместе с тем и реально имеющие место недостатки.
Стоит ознакомиться с теми и другими, чтобы более определённо конкретно подходить к вопросу приобретения и установки интеллектуального остекления.
Преимущественные стороны «умного» остекления
Умные окна могут рассматриваться своего рода техническим трюком, но эти конструкции определённо демонстрируют экологическое преимущество. Создавая затенённое состояние, такие конструкции отражают практически 98% света и солнечного тепла.
Этим процессом значительно сокращается потребность кондиционировать воздух, соответственно, снижаются затраты.
По оценкам производителя «View Glass», электрохромное стекло помогает сократить пиковое потребление энергии на охлаждение и освещение примерно на 20%.
Поскольку «умное» остекление работает от электричества, легко организовать управление системой с помощью схемы «умного» дома или датчика солнечной энергии, независимо от присутствия внутри здания владельцев.
Схема управления прозрачностью остекления, дополненного интеллектуальной плёнкой: 1 – самоклеющаяся электрохромная плёнка; 2 – стабилизатор постоянного напряжения; 3 – преобразователь переменного напряжения в постоянное; 4 – кнопка управления; 5 – функционал (приложение) смартфона
Подобного рода остекление позволяет сэкономить до 8% от общего энергопотребления здания. Новое технологичное остекление использует небольшой объём электричества.
Только в моменты переключения режимов (на 100 окон расходуется примерно столько же энергии, сколько на одну лампу накаливания). В общем и целом, достигается абсолютная экономия энергии.
Другие преимущества интеллектуальных окон включают конфиденциальность владельца одним движением переключателя (нет нужды крутить штоки жалюзи или тянуть канаты штор). Удобство эксплуатации и безопасность также можно отнести к преимущественной стороне.
Недостатки конструкций «умного» остекления
Стекло, предполагающее печать электродов и причудливых металлических покрытий, конечно же, обходится потенциальному владельцу в несколько раз дороже, чем обычное стекло.
Также вызывает вопросы долговечность материалов, применяемых в изготовлении текущих конструкций. Эксплуатационные характеристики снижаются примерно через 10–20 лет, но это более короткий срок, чем показывает традиционное остекление.
Ещё один недостаток таких сооружений – время перехода от состояния прозрачности к непрозрачному состоянию и обратно. Некоторые технологии ограничивают этот промежуток времени минутами.
Правда, наклеиваемые электрохромные плёнки показывают более быстрый переход (менее 1 секунды) от прозрачного состояния к непрозрачному режиму и обратно.
Умные окна и перспективы развития технологии
Перспективные проекты указывают на подход комбинирования электрохромных окон и солнечных панелей, чтобы вместо бесполезного отражения солнечного света, технологичные окна зданий поглощали энергию и сохраняли для дальнейшего использования.
Остаётся только представить интеллектуальные окна, улавливающие часть солнечной энергии в течение дня, с последующим сохранением в аккумуляторы. Сохранённая энергия в ночное время суток используется на освещение дома.
Конечно, интеллектуальное окно не в состоянии одновременно на 100% обеспечить прозрачность и работать как 100-процентная эффективная солнечная панель. Поступающая энергия либо передается через стекло, либо поглощается и сохраняется, но не в режиме одновременного действия.
Конструкция двойного действия сопряжена с компромиссом для обеих сторон. Такое сооружение остаётся относительно тёмным даже в режиме прозрачности, менее эффективным для захвата энергии по сравнению с полноценным солнечным элементом.