Прозорецът, тази „дупка“ в стената, през която гледаме навън (ако има какво да видим) и през която ни огрява слънчице при достатъчно късмет, е голямата болка на съвременните сгради. Болка, защото през прозорците се губи много енергия. В международните архитектурни списания не случайно така ги наричат – „отвори“. Стотици учени в десетки институти, университети и лаборатории се мъчат да разберат как да направят от прозорците нещо повече от „отвори“. Затова сега е модерно да се говори за… умни прозорци.
Контрол на топлопроводимостта
Изследователят Мохамед Таха показва ултра-тънкото покритие. Снимка: Университет RMIT
Изследователи от университета в Мелбърн, Австралия, неотдавна разработиха ново ултратънко покритие, което реагира на топлина и студ, създавайки възможност за направата на адаптивни „умни прозорци“. Покритието се модифицира самo и е хиляди пъти по-тънко от човешки косъм. То пропуска повече топлина, когато навън е студено и да блокира лъчите на слънцето, когато навън е горещо.
Покритието може да помогне сградите да реагират гъвкаво на околната температура. То е изработено от материал, наречен ванадиев диоксид. Прозорците с интелигентно стъкло от този вид могат да увеличат енергийната ефективност с до 70% през лятото и с до 45% през зимата в сравнение със стандартния двоен стъклопакет.
Прозорци-нагреватели
Международен екип изследователи пък съобщи, че е разработил технология за преобразуване на прозорците в „нагреватели“, които използват слънчева енергия. Чрез лъчите на слънцето те увеличат температурата си с до 8 градуса при студено време. Изследователите очакват този вид прозорци да доведат до значително енергоспестяване и намаляване на разходите за отопление през зимата.
Тайната е покритие от наночастици, които могат да поглъщат светлината и да загряват цялата повърхност. Покритието се нанася от външната страна на стъклото. За човешкото око няма разлика спрямо обикновените стъкла – повърхностите са прозрачни, изглеждат напълно безцветни (без нюанси) и запазват цветовия спектър на слънчевата светлина, която преминава в стаята.
Самотониращи се стъкла
Тонираните прозорци са добре познати – най-често сивкави или синкави – но техният цвят не винаги е добре дошъл за обитателите. Наскоро изследователи-химици от UBC разработиха проста и рентабилна техника за създаване на интелигентни самотониращи се прозорци. Умните стъкла съхраняват енергията в сградата, като преминават от прозрачност към тонирано състояние. Така те динамично контролират топлината и светлината от слънцето в зависимост от нуждите на обитателите и сградите.
Изобретението представлява стъклен материал, който променя цвета си в отговор на въздействие на електричество. Върху стъклото се нанася течен разтвор, съдържащ метални йони и след това се прилага ултравиолетова светлина, за да се превърне този слой във филм, който покрива стъклото. Филмът е напълно прозрачен, но става синкав, когато през него преминава електричество.
Прозорци – огледала
Огледалните стъкла не са новост, но представете си прозорец, който може да е съвсем прозрачен и внезапно да се превърне в огледало – това вече е възможно след пробив в нанотехнологиите, дело на изследователи от Австралийския национален университет (ANU). Те са разработили материал, който да защитава астронавтите от вредните космически лъчения. Той обаче може да се окаже полезен и за дома.
Изследователите са го нарекли изобретение „умно огледало“. Всичко, което е необходимо, за да се превърне прозорецът в огледало, е регулиране на температурата му: при загряване той става огледален.
Прозорци против високи температури
Интелигентни прозорци, които действат като щори през лятото, но пропускат цялата слънчева светлина и топлина през зимата – това пък е идеята на рефлекторните стъкла, разработвани в Техническия университет в Айндховен. Прозорците могат да отразяват невидимата инфрачервена светлина – тази, която ни затопля, но да пропускат вътре видимата светлина. При това те могат да бъдат “включвани” и “изключвани“.
По този начин се намалява консумацията на енергия за охлаждане и отопление на сградите – с около 12%. Иновацията е базирана на органични течни кристали.
Саморегулиращи се сенници
Друг забележителен пример за умни прозорци са сенниците FlipFlic. Захранвано със слънчева енергия устройство, монтирано на стъклото, регулира външните щори на базата на данни за наличната слънчева светлина, температура, както и конкретни предпочитания на потребителя. Създателите на FlipFlic казват, че той е лесен за инсталиране и може да бъде приложен към всички съществуващи видове щори. Работи и с вертикални, и с хоризонтални сенници и е оборудван със сензори, които автоматично да регулират според променящите се външни условия. Устройството се управлява през смартфон.
Прозрачни слънчеви клетки
Една от любимите теми на учените са фотоволтаичните прозорци. За целта постоянно се търсят прозрачни полимери, които могат да се нанасят върху стъклата, но да са фотоелектрични. Разработките на соларни стъкла са буквално няколко десетки.
Общо взето те се въртят около едно и също нещо – целта е върху стъклата да се нанесе прозрачен слой, който да действа като фотоволтаик. Някои проекти са за твърдо фолио, други – за фотоелектричен материал във вид на мастило, трети предполагат фотоелектричните вещества да се нанасят чрез спрей. Във всички случаи те имат свойствата на фотоволтаичните панели, с тази разлика, че произвежданото от тях електричество е доста по-малко.
Течни стъклопакети
Може би най-хитрата разработка на умни прозорци обаче е така нареченият течен стъклопакет, в чието разработване има и солидна българска следа. Това са стъклопакети с течност, които през лятото държат сградата хладна, събират топлината от лятното слънце за отопление през зимата, като в същото време могат и да охлаждат, ако лятната жега е „в повече“.
В стъклопакетите има прозрачна работна течност, която циркулира и отвежда слънчевата енергия. По този начин фасадата абсорбира топлината на слънцето и се превръща в слънчев колектор, а вътре остава хладно. Едновременно с това топлината се натрупва в акумулатори, които могат да осигурят отопление през зимния сезон. В разработката участват Централната лаборатория по соларна енергия и ВЕИ на БАН, популярният немски технологичен институт Фраунхофер, Мадридският политехнически университет, българското архитектурно студио Архитектоника, производителят на прозорци ЕТЕМ България, както и още няколко института и индустриални партньора.
А колко струват?
Е, това е ужасно трудно да се каже, защото повечето от разработките все още са само прототипи в лабораторни условия. Все пак ето една отправна точка – една от въпросните разработки, тази за самотониращите се стъкла, е на път да бъде комерсиализирана скоро и ще струва около $500-1000 на квадратен метър в началото на предлагането. Дано с течение на времето цените да спаднат, за да станат тези технологии достъпни за всички.
