Умное стекло как важная часть энергоэффективных технологий

Технологию активного стекла с электрическим изменением прозрачности можно использовать в офисах, гостиничных зданиях, больницах, жилых домах, торговых залах и автомобилестроении. В зависимости от требуемых условий, применения находят разные типы умного стекла

«Умное стекло» - это новая технология, которая может найти множество применений в современном мире. По мере того как энергетическая отрасль стремится в сторону энергосбережения и энергоэффективных технологий, умное стекло находит всеобщее признание, и спрос на него в дальнейшем будет расти.

Управление пропусканием видимого света с помощью электротоков, протекающих в умных стеклянных панелях, может повысить производительность труда, благодаря улучшенным возможностям регулирования освещения пространства.

С помощью умного стекла можно контролировать прохождение ультрафиолетовых и инфракрасных лучей через ограждающие конструкции здания, улучшая эксплуатационные характеристики коммерческих, гостиничных и медицинских строений.

Виды умного стекла

Существует два основных типа умного стекла: активное и пассивное. Пассивное стекло бывает термохромным и фотохромным. Активное умное стекло функционирует за счет электрического воздействия.

Активное умное стекло делится на три категории: электрохромное стекло, стекло со взвешенными частицами и жидкокристаллическое стекло. Электрохромное стекло имеет большее распространение.

С помощью электрохромного стекла можно контролировать проницаемость, поглощающую и отражающую способность окон. В отличие от умного стекла со взвешенными частицами, электрохромное стекло возвращается в исходное состояние прозрачности при отсутствии напряжения.

Стекло со взвешенными частицами, напротив, становится прозрачным, когда к нему прикладывается электрическое напряжение. Взвешенные частицы внутри стекла переходят в наименьшее энергетическое состояние, позволяя свету беспрепятственно проходить сквозь него.

Еще одна категория умного стекла, на которую следует обратить внимание, - это жидкокристаллическое стекло с полимер-дисперсным составом. Подобно стеклам со взвешенными частицами, им требуется напряжение, чтобы они стали прозрачными. В исходном состоянии молекулы жидких кристаллов беспорядочно распределены по полимеру и кажутся слегка непрозрачными. Полимер-дисперсному составу требуется больше времени по сравнению с другими видами умного стекла, чтобы изменить свое состояние. 

Электрохромное стекло пользуется большим спросом на рынке, в основном из-за его первоначального состояния прозрачности. Что касается энергетических свойств, то коэффициент теплопередачи для покрытий с полимер-дисперсным составом примерно составляет 2,8 Вт·м⁻²∙⁰K⁻¹ в  прозрачном состоянии и 2,4 Вт·м⁻²∙⁰K⁻¹ - в полупрозрачном, что значительно ниже, чем у обычного стекла (5,8 Вт·м⁻²∙⁰K⁻¹).

Области применения умного стекла

Умному стеклу можно найти самое разное применение. Его можно использовать в качестве звуконепроницаемых перегородок для офисных или жилых помещений. Технологию активного стекла с электрическим изменением прозрачности можно использовать в офисах, гостиничных зданиях, больницах, жилых домах, торговых залах и автомобилестроении. В зависимости от требуемых условий, применения находят разные типы умного стекла.

Недавнее исследование показало, что солнечный свет, падающий на полупрозрачный кремниевый тонкопленочный солнечный элемент (Si-TFSC), создает ток, изменяющий цвет фотоэлектрического электрохромного устройства (PV-EC), и при этом вырабатывает электричество, превращаясь в умное стекло с автономным питанием. Таким образом, умные окна могут генерировать электричество, необходимое для их собственной работы.

Пассивные термохромные окна могут изменять свой цвет и оптические свойства исключительно за счет изменения температуры.

Поскольку здания потребляют значительную часть энергоресурсов, есть надежда, что с умными стеклами потребление электроэнергии сократится. Умное стекло может стать важным компонентом процесса поддержания экологической устойчивости.

Источник: Stanford University