Smart glass, czyli inteligentne szkło | Kluczowe informacje
Obecnie chcąc zwiększyć efektywność pracowników oraz podnieść funkcjonalność budynków, architekci i projektanci wnętrz dążą do optymalizacji przestrzeni biurowej. Szukają oni rozwiązań, które nie tylko pozwalałyby na stworzenie pracownikom możliwie jak najbardziej komfortowych warunków, ale także zwiększały funkcjonalność i potencjał biurowców, od których wymagamy coraz więcej. Mają one być już czymś więcej niż tylko miejscem pracy – dąży się do tego, aby były z nami maksymalnie kompatybilne. Architektom i projektantom z pomocą przychodzą nowoczesne i innowacyjne rozwiązania, takie jak smart glass, czyli inteligentne szkło. Czym się ono charakteryzuje i w jaki sposób działa? Na czym polega różnica między smart glass a smart folią na okno?
Tradycyjne szkło a smart glass – różnice
Czyste szkło, z którego wytwarza się tradycyjne szyby, jest bardzo prostym materiałem pochodzenia mineralnego. Przy jego produkcji w nieskomplikowanym procesie technologicznym wykorzystuje się tanie i powszechnie występujące surowce. W normalnych warunkach zewnętrznych i wewnątrz budynków szkło nie wchodzi w żadne reakcje chemiczne, co oznacza, że jest neutralne.
Właśnie z tego powodu jest znakomitym nośnikiem dla materiałów aktywnych, które mogą zwiększyć jego funkcjonalność. Prace nad udoskonaleniem szkła w celu optymalizacji przestrzeni budynków, w których występuje, trwają już od lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Dopiero jednak teraz dają wyjątkowo innowacyjne, zadowalające i wymierne efekty.
Co to jest inteligentne szkło (smart glass)?
Inteligentne szkło zawiera w sobie materiały aktywne, których właściwości przepuszczania światła mogą zmieniać się pod wpływem trzech czynników – napięcia elektrycznego, światła lub też ciepła. Wtedy z przezroczystego staje się ono półprzezroczyste lub nieprzezierne, i odwrotnie, przechodząc od przepuszczania światła do zatrzymywania niektórych lub wszystkich długości fali światła.
Co ważne inteligentne szkło, które jest możliwe do zastosowania w budynkach, w dużej mierze ma związek z regulowaniem przepływu nie tylko promieni słonecznych, ale również energii cieplnej, co może przyczynić się do poprawy bilansu energetycznego w ich wnętrzach. Niektóre modele nie ograniczają jednak całkowicie dostępu do światła dziennego, dzięki czemu w pomieszczeniach zachowana będzie bardzo dobra widoczność, eliminując konieczność korzystania ze światła sztucznego.
Technologie, jakie wykorzystuje w sobie smart glass, obejmują urządzenia elektrochromowe, fotochromowe, termochromowe, z zawieszonymi cząsteczkami, mikroślepe i zdyspergowane polimerowo urządzenia ciekłokrystaliczne. Poniżej zostaną omówione te, które są najchętniej wykorzystywane w różnego rodzaju budynkach.
Inteligentne szkło z cząstkami zawieszonymi
W urządzeniach smart glass, które zawierają w sobie cząstki zawieszone (SPD), znajduje się cienka warstwa laminatu zawieszona w cieczy i umieszczona między dwiema taflami szkła lub też na powierzchni jednej z nich. Gdy nie jest przyłożone napięcie elektryczne, zawieszone cząstki są nierównomiernie rozłożone, blokując i pochłaniając światło. Jednak po jego przyłożeniu momentalnie się wyrównują, co prowadzi do przepuszczania promieni słonecznych.
Można więc w ten sposób regulować odcień szyby i ilość przepuszczanego światła. Co ważne, parametry takich urządzeń można samodzielnie ustawić, kontrolując w ten sposób ilość światła i ciepła we wnętrzu pomieszczeń.
Urządzenia elektrochromowe w smart glass
Możliwość kontrolowania ilości światła i ciepła w urządzeniach elektrochromowych obywa się za zmianą właściwości przepuszczania promieni słonecznych, wywoływaną przyłożeniem napięcia elektrycznego. Inteligentne szkło z materiałem elektrochromowym po dokonaniu zmiany transparentności nie wymaga już energii elektrycznej do utrzymania konkretnego odcienia, który został osiągnięty.
Nowoczesne smart glass wykorzystujące takie systemy przyciemniają się do bardziej neutralnych odcieni szarości, momentalnie barwiąc powierzchnię szyby w równomierny sposób. Co ważne, zapewnia ono widoczność nawet w przyciemnionym stanie, a tym samym zmniejsza zużycie energii elektrycznej. Na rynku dostępne jest również inteligentne szkło, które staje się bardziej odblaskowe niż pochłaniające, tym samym zmieniając stany między przezroczystymi a lustrzanymi.
Urządzenia ciekłokrystaliczne zdyspergowane w polimerach
W rozproszonych polimerach, które znajdują się w urządzeniach ciekłokrystalicznych (PDLC), ciekłe kryształy są rozpuszczane lub dyspergowane w ciekłym polimerze. Podczas zmiany polimeru z ciekłego na stały ciekłe kryształki stają się z nim niekompatybilne, tworząc kropelki. Warunki utwardzania wpływają na ich wielkość, które z kolei decydują o końcowych właściwościach operacyjnych inteligentnego szkła.
Zazwyczaj ciekła mieszanina polimeru i ciekłych kryształów jest umieszczana między dwiema warstwami szkła lub tworzywa sztucznego, które zawierają cienką warstwę przezroczystego, przewodzącego materiału. Następnie utwardzają polimer, tworząc w ten sposób podstawową strukturę warstwową smart glass. Bez przyłożonego napięcia ciekłe kryształki są losowo rozmieszczane w kropelkach, co powoduje rozproszenie światła przechodzącego przez zespół inteligentnego szkła. Powoduje to półprzezroczysty wygląd „mlecznej bieli”.
