Интеллектуальное покрытие стекла для охлаждения зданий
Исследователи Fraunhofer разработали умное покрытие для окон, которые затемняются на солнце. При этом используются электрохромные и термохромные материалы, которые реагируют электрически и термически. В зданиях с большими стеклянными навесными стенами это может предотвратить перегрев помещений из-за солнечного излучения, тем самым снижая потребность в энергоемких кондиционерах.
Строительная отрасль является одним из основных источников выбросов парниковых газов. По данным Немецкого агентства по охране окружающей среды, на здания приходится около 30% выбросов CO2 в стране и 35% потребления энергии. Особенно проблематичны здания с большими стеклянными навесными стенами и крышами, например, офисные здания, доминирующие в современных городах. Они нагреваются на солнце, особенно летом. Однако использование жалюзи и ставней для создания тени, как правило, не приветствуется, так как они снижают эстетическое ощущение от стекла и мешают внешнему обзору. Вместо этого кондиционер используется внутри для охлаждения, что требует много энергии и увеличивает углеродный след здания.
Научно-исследовательский институт силикатов Фраунгофера (ISC) в Вильтсбурге и Институт органических электронов, электронно-лучевых и плазменных технологий Фраунгофера FEP в Дрездене разработали комплексное решение для решения этой проблемы. В рамках проекта Switch2Save исследователи изучали прозрачное покрытие окон и стеклянных навесных стен с использованием электрохромных и термохромных материалов. Они добавляют переменный прозрачный темный оттенок снаружи окна, чтобы в комнате было прохладно. Институт Фраунгофера сотрудничает с университетами и промышленными партнерами в шести странах ЕС для выполнения этого исследовательского проекта, финансируемого ЕС.
Электрохромное покрытие наносится на прозрачную проводящую пленку, после чего его можно «вскрыть». Подача напряжения вызывает перенос ионов и электронов, что затемняет покрытие и затемняет окна. С другой стороны, термохромное покрытие играет роль. Доктор Марко Шотт, менеджер группы электрохромных систем Fraunhofer ISC, объяснил, что при достижении определенной температуры окружающей среды она будет отражать тепловое излучение солнца.
С электрохромными элементами можно использовать датчики для измерения таких факторов, как яркость и температура, и отправлять результаты в систему управления. Это приведет к тому, что пленка будет посылать импульсы тока или напряжения, и окно триггера станет темным. Всякий раз, когда температура или яркость становятся слишком высокими, поверхность стекла постепенно темнеет. Это предотвращает перегрев помещений и снижает потребность в кондиционировании воздуха, что особенно полезно в солнечном климате и в зданиях с большими стеклянными навесными стенами. Он также может играть роль защиты от бликов в солнечные дни. Окна останутся светлыми в пасмурные дни и ночью.
Исследователи Fraunhofer также рассмотрели, подходит ли технология для повседневного использования. Окна темнеют не внезапно, а постепенно в течение нескольких минут. Шорт объяснил, что потребление энергии очень низкое. В лучшем случае электрохромная пленка нуждается только в питании в процессе преобразования, а для запуска процесса окрашивания достаточно крайне низкого напряжения. Термохромные материалы вообще не требуют электричества, а пассивно реагируют на тепло, выделяемое солнцем. Их можно использовать в качестве дополнения к переключаемой системе или в качестве альтернативы, не требующей переключаемого решения.
Switch2Save обещает сэкономить много энергии в районах с высокой температурой наружного воздуха (например, в южной части) за счет сокращения использования систем кондиционирования воздуха или полного устранения потребности в системах кондиционирования воздуха. Доктор Джон Фалтайх, координатор проекта Switch2Save и руководитель исследовательской группы Fraunhofer FEP, пояснил, что в теплых регионах Европы потребление энергии для охлаждения и обогрева современных зданий может быть снижено на целых 70%. В более холодных северных регионах экономия средств невелика, но и здесь систему можно использовать как антибликовую защиту для защиты от прямых солнечных лучей.
В принципе, комбинация электрохромного слоя и термохромного слоя в композитном окне обеспечивает большую гибкость. Используя его, архитекторы и застройщики могут предлагать индивидуальные решения для различных помещений и зданий. Мы устанавливаем эту технологию в педиатрической клинике второй по величине больницы в Афинах, Греция, и в офисном здании в Уппсале, Швеция. В обоих зданиях потребление энергии будет отслеживаться и сравниваться в течение года до и после установки новых окон. Таким образом, мы можем продемонстрировать реальную производительность технологии Switch2Save и продолжить тестирование и улучшение технологии для различных климатических регионов, — сказал Фальтайх.
Исследователи также рассмотрели производственные проблемы. Электрохромное покрытие наносится на пленочную подложку на полимерной основе. С другой стороны, в термохромном покрытии используется тонкая стеклянная подложка. Процессы мокрого химического и вакуумного покрытия используются в экономичных системах производства рулонов. Затем переключаемые компоненты ламинируются под вакуумом на оконное стекло толщиной 4 мм, а затем интегрируются в стеклопакет. Процесс нанесения покрытия также экономически осуществим в промышленных масштабах. Толщина электрохромных и термохромных переключаемых компонентов составляет всего несколько сотен микрон, что составляет менее 500 граммов на квадратный метр. В результате они практически не добавляют веса окнам, а значит, их можно модернизировать в существующих зданиях без изменения конструкции здания.
Альянс проекта в настоящее время работает над дальнейшим улучшением технологии. Например, группы экспертов изучают, как комбинировать электрохромные и термохромные элементы в композитных окнах, чтобы лучше использовать потенциал этой технологии. В задачи дальнейших исследований входит адаптация покрытия к изогнутым стеклянным формам и добавление большего количества цветов к существующим вариантам синего и серого.
Цель Всемирного потепления и Европейского зеленого соглашения значительно увеличит спрос на энергосберегающие строительные технологии в ближайшие несколько лет — ожидается, что к 2050 году все здания в ЕС будут углеродно-нейтральными. Важный вклад в это может внести европейский проект Switch2Save по электрохромным и термохромным окнам.
HHG - профессионал производитель стекла и поставщик решений для стекла включает в себя ряд закаленное стекло, ламинированное стекло, текстурированное стекло и травленое стекло. За более чем 20-летний период развития мы создали две линии по производству узорчатого стекла, две линии по производству листового стекла и одну линию по производству реставрационного стекла. 80% нашей продукции отправляется за границу. Все наши изделия из стекла проходят строгий контроль качества и тщательно упаковываются в прочный деревянный ящик, что гарантирует своевременное получение безопасного стекла высочайшего качества.
Более детально: www.hhglass.com
