Окна с умным стеклом меняющие прозрачность для дома и офиса

Постепенно входящее в моду дорогое умное стекло меняющее прозрачность было разработано достаточно давно. Саму технологию ученые открыли еще в 1980 годах. В основе ее лежит жидкокристаллическая матрица: под воздействием электрического тока кристаллы меняют свое положение, и затемнение окна меняется. Благодаря тому можно добиться как полностью прозрачных, так и полностью затемненных стекол.

Область применения

Это свойство широко применяется для тонировки автомобилей, используется для окон бизнес-центров, офисов, частных домовладений. В современном мире данная технология нашла распространение в так называемом умном доме. Дело в том, что достаточно нажать одну кнопку, и стекла здания станут непрозрачными, отгородив вас от суеты улицы и любопытных взглядов прохожих.

Электро тонировка включена

Обычное состояние стекла

Умный стеклопакет поможет изолировать вредный ультрафиолет, не пропустит в помещение инфракрасное излучение, сделав пребывание в комнате комфортным в летнее время года. Благодаря этому свойству происходит значительная экономия электроэнергии, так как прохладный воздух дольше сохраняется в помещении и не требуется использовать кондиционер постоянно.

Удобна такая технология и для переговорной комнаты. Если необходимо провести конфиденциальную встречу тонировка стекол поможет отгородить пространство, при этом оно будет непроницаемо для взглядов снаружи и достаточно светлым для находящихся внутри людей.

Можно установить умные стекла в квартире. Они помогут избавиться от летнего зноя, сделать помещение комфортным для проживания: если вы не любите занавески, электро тонировка может их полностью заменить, при этом будет намного эффективнее любой, даже самой плотной ткани.

Свойства таких окон изменяются в зависимости от условий освещения, температуры внешней среды. Это происходит благодаря специальным датчикам, которые отслеживают эти условия.

Умные окна — преимущества 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 , 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.

Согласно исследованиям рынка, одно большеразмерное интеллектуальное окно оценивается на уровне примерно $30000–60000 рублей.

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.

Особенности технологии

Чаще всего можно встретить SPD-технологию. Устройства, созданные по ней, имеют взвешенные в жидкости частицы, нанесенные на специальную пленку. Она размещается между двумя прочными стеклами или пластиковыми пластинами. Под воздействием электрического тока система начинает поглощать свет, блокируя его проникновение сквозь частицы. В активированном состоянии стекло будет черного, реже серого или синего цвета.

Цвета смарт пленок

Градацию цветов можно контролировать вручную или при помощи автоматики. Для этого система оснащается пультом управления. Окна с автоматическим затемнением достаточно удобны; чем ярче солнце на улице, тем темнее они будут становиться. Переключение смарт-стекла происходит очень быстро, поэтому ждать придется меньше минуты.

Другой технологией производства умных стекол является LC. Она отличается от SPD тем, что в полностью затемненном состоянии может пропускать свет, сохраняя в помещении комфортное освещение без дополнительных источников света. Использовать такое стекло можно как внутри помещения, так и в качестве наружных окон.

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:

• тёмными,
• грязными,
• холодными,
• влажными,

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:

• электрические стиральные машины,
• посудомоечные машины,
• пылесосы и многое другое.

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:

• просто затеняющие,
• затеняющие и прозрачные,
• зеркальные и непрозрачные.

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:

• центральный разделитель,
• два электрода (тонкие электрические контакты) с каждой стороны разделителя,
• два прозрачных электрических контактных слоя с обеих сторон электродов.

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 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.

Как осуществляется управление?

Стекла с изменяемой прозрачностью могут регулировать затемнение самостоятельно, также владелец может делать это при помощи пульта дистанционного управления. При этом система будет потреблять всего 7 Вт/кв. м.

Основой технологии является смарт-пленка. Это электрохромное изделие, которое отлично подходит для применения на витринных стеклах, может служить в качестве проекционного стекла, а также совмещаться с обычными стеклами, что позволяет уменьшить стоимость самозатемняющегося окна.

Схема работы

Само смарт-стекло представляет собой триплекс, на который наносится PDLC-пленка. Для этого могут использоваться стекла разной толщины, прочность которых достаточно высока. Такие конструкции можно применять даже в помещениях с высокой влажностью, где существует высокая вероятность попадания воды, например, ванные комнаты, кухни, душевые кабины. Форма окна может быть абсолютно любой.

Цены

Чаще всего в продаже встречается умная тонировка стекла с регулируемым затемнением, цена на которую в среднем составляет 450 долларов за квадратный метр пленки. Такая пленка называется Smart-film и имеет клеевую основу. Более дорогим аналогом является Smart-glass: цена его больше, но это уже другой уровень. Можно приобрести готовый двухкамерный стеклопакет, стоимость которого начинается от 740 долларов за квадратный метр.

Пример цены заказа стекол с электро затемнением

Смарт-стекло: цена

Стоимость различна, она зависит от выбранного варианта:

• устанавливается смарт-стекло,
• наклеивается смарт-пленка на установленные ранее стандартные стекла.

У стекла и у пленки smart glass цена существенно отличается: на умное стекло цена выше, на пленку — ниже, но и характеристики несколько другие.

Примеры стоимости старт стекла на фирмах изготовителях.

* Цены укзаны в условных единицах 1 у.е. = 1 €

Кроме этого, цена зависит от выбора способа тонировки. Существует два типа:

• Установка смарт-стекла.
• Наклеивание смарт-пленки на обычное стекло.

Отличаются эти два материала стоимостью и характеристиками. Пленка обходится дешевле.

Средняя стоимость такого стекла – от 800 долларов. Многие компании делают скидки, если приобретать сразу большой объем. Для того чтобы системой можно было управлять, и она могла стабильно работать, необходимо приобрести еще одно устройство – контроллер. В сравнении с самим стеклом он стоит недорого – примерно 8-12 тысяч рублей, в зависимости от производителя и наличия возможности управлять системой дистанционно. Контроллер с пультом в среднем стоит на три тысячи рублей дороже обычного.

Преимущества стекла с переменной прозрачностью

1. Высокая прочность при условии, что в основе окон выступает многослойный триплекс или другие разновидности ударопрочного стекла.
2. Энергоэффективность. Использование этого материала помогает сократить утечку тепла из помещений в холодное время года и сохранить прохладу в жаркие дни. К примеру, при повышении температуры воздуха более 29 °C стекла с регулируемой прозрачностью становятся матовыми и препятствуют проникновению солнечных лучей в комнаты.
3. Высокий уровень приватности. Меняя степень прозрачности панелей, можно защитить дом от любопытных взглядов со стороны улицы без помощи штор и занавесок. Также стекла находят применение в переговорных комнатах, при зонировании офисов в стиле open space, в душевых комнатах.

Другая наша продукция: Противопожарные окнаСтеклянные противопожарные двериПротивопожарные перегородкиПротивопожарное стекло

Универсальность

Можно использовать смарт-перегородки для бизнеса или отграничения пространства в квартире: вам не придется строить стену или устанавливать громоздкие конструкции. Достаточно поставить стекло, которое сможет делаться темным, когда необходимо что-то убрать с глаз, или, напротив, становиться прозрачным, если необходимо визуально увеличить пространство.

Такое решение отлично подойдет и для мансардных окон. Вам не придется думать, как затемнить их, утеплить или изолировать звук, так как пленка отлично справляется со всеми этими задачами.

Виды тонированного стекла

Мы предлагаем тонированное стекло оттенков бронза (Planibel bronze), серое (Planibel grey), и темно-серое (Planibel dark-grey).

Принцип работы

Обычно используется одна из трех технологий:

• PDLC – продукция получается молочного цвета, затемнение получают при помощи жидких кристаллов.
• SPD – основой являются взвешенные частицы. Стекло имеет матово-синий цвет.
• Электрохромное стекло – представляет собой нанонапыление. Продукт получается темно-синего цвета.

Первые два продукта имеют следующую особенность: когда напряжение выключено, они становятся полностью затемненными, прозрачность сведена к минимуму. Электрохромное стекло отличается тем, что имеет несколько степеней затемнения. В основу входят ионы лития, которые перемещаются под воздействием электрического тока. Полярность и величину напряжения можно задать, благодаря этому контролируется движение ионов и получается нужная степень затемнения.

Приобрести смарт-стекло — купить копилку:

• отделочные материалы и мебель не будут выцветать под воздействием УФ;
• затраты на отопление, кондиционирование существенно снизятся;
• шторы, жалюзи, гардины как статья расходов перестанут существовать;
• не понадобится тонировка — smart glass затемняется по вашему желанию. Smart glass — электро-тонировка, убираемая с пульта.

Безопасность — одна из важнейших характеристик умного стекла: оно относится к защитным, соответствует требованиям ГОСТ Р51136-98 «Безопасное архитектурное остекление». Игры в детской могут быть весьма активными — мяч не разобьет окно.

Smart glass полностью снимает проблемы с мансардными окнами: не требуется дополнительных затенения, утепления, шумоизоляции.

Достоинства умной тонировки

• Высокая комфортность. Такая тонировка делает помещение светлым, при этом изолирует вредное инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
• Экономия электроэнергии. Пленка служит хорошим теплоизолятором, поэтому в помещении сохраняется эффект термоса.
• Повышается безопасность. С улицы не будет видно, что происходит внутри помещения. Окна смарт обладают высокой прочностью, превышающую надежность стандартного стекла .
• Дополнительное утепление не потребуется при использовании таких окон в качестве витражных.
• Пропускная способность света не привязана к прозрачности стекла.
• Жидкие кристаллы надежно защищены двумя толстыми стеклами, царапины на которых никак не влияют на работу конструкции.
• Окна можно мыть.
• Управление осуществляется при помощи пульта или автоматически.
• Малое потребление электроэнергии – всего 7 Вт.
• Привлекательный внешний вид стекла в выключенном состоянии.
• Удобство использования, быстрый монтаж.

Смарт-окна – это отличное решение как для бизнеса, так и для загородного дома. Они сделают интерьер особенным, отлично впишутся в концепцию умного дома, подарят комфорт, дополнительное тепло, тишину и экономию электричества. Вам не придется просыпаться от светящего в лицо солнца, думать, как отделить пространство, чтобы не загромоздить его. Смарт-пленка или стекла – это отличное современное решение многих проблем, позволяющая повысить функциональность окон.

Примеры использования

Смарт-стекло может использоваться как в наружных, так и во внутренних инсталляциях. Например, огромный экран из смарт-стекла с изменяющейся матовостью служит дисплеем в Guinness Storehouse (Дублин). Рекламная компания Nissan Micra CC в Лондоне проводилась с использованием коробов с четырьмя панелями из смарт-стекла, которые последовательно изменяли матовость для создания поразительной рекламной инсталляции на улицах города.

Другой пример использования – огромный стеклянный куб из смарт-стекла

, способный выезжать из здания жилой башни на высоте 88 этажа (Eureka Towers, Мельбурн, Австралия). Куб вмещает в себя 13 человек. Когда он выступает на 3 метра, стекло становится прозрачным, предоставляя возможность посетителям обзор Мельбурна с высоты 275 метров.

Основное же использование смарт-стекла

– внутренние перегородки и двери, которые многие компании используют для организации конфеденциальных комнат переговоров. В обычном состоянии такие помещения являются частью внутреннего пространства офиса, но при необходимости служат приватным помещением. Такую же функцию выполняет смарт-стекло в госпиталях для организации комнат осмотра пациентов.

В рекламе используются витрины из смарт-стекла

, выходящие на улицу, для презентаций и рекламных роликов. По необходимости, смарт-стекло может становиться прозрачным для обзора интерьера помещения или выставленных образцов (одежды, машин и т.д.), либо матовым и использоваться в качестве проекционного экрана.

В новом Боинге 787 Dreamliner используются электрохромные окна

, которые заменяют заслонки самолета. NASA рассматривает возможность использования электрохромного остекления для управления температурой в новых космических кораблях Орион и Альтаир.

Смарт-стекло также используется в некоторых малых сериях машин. Например, в Ferrari 575 M Superamerica установлена крыша из смарт-стекла, такая же опция есть в автомобилях Maybach.

AbavaNet, Москва, 2009