Arkkitehdit ja sisustussuunnittelijat pyrkivät optimoimaan toimistotiloja työntekijöiden tehokkuuden ja rakennusten toimivuuden lisäämiseksi. He etsivät ratkaisuja, joiden avulla työntekijöille voitaisiin luoda mahdollisimman mukavat olosuhteet, mutta jotka myös lisäävät toimistorakennusten toimivuutta ja potentiaalia. Niiden oletetaan olevan muutakin kuin vain työpaikkoja. Niiden tulee olla mahdollisimman yhteensopivia kanssamme. Arkkitehdit ja suunnittelijat käyttävät moderneja ja innovatiivisia ratkaisuja, kuten älylasia. Mikä se on ja miten se toimii? Mitä eroa on älykkäällä lasilla ja älykkäällä ikkunakalvolla?
Perinteinen lasi ja älylasi – erot
Kirkas lasi, josta perinteinen lasi valmistetaan, on hyvin yksinkertainen mineraaliperäinen materiaali. Sen yksinkertaisessa tuotantoprosessissa käytetään halpoja ja yleisesti esiintyviä raaka-aineita. Normaaleissa ulko- ja sisäolosuhteissa lasi ei reagoi kemiallisesti, joten se on neutraali.
Siksi se on erinomainen kohde aktiivisille materiaaleille, jotka voivat lisätä sen toimivuutta. Lasinjalostustyötä rakennusten tilan optimoimiseksi on tehty 1980-luvulta lähtien. Kuitenkin vasta viime aikoina on saatu aikaan poikkeuksellisen innovatiivisia, tyydyttäviä ja mitattavissa olevia tuloksia.
Mikä on älylasi?
Älykäs lasi sisältää aktiivisia materiaaleja, joiden valonläpäisyominaisuudet voivat muuttua kolmen tekijän vaikutuksesta: sähköjännite, valo tai lämpö. Sitten se muuttuu läpikuultavaksi tai läpinäkymättömäksi, ja päinvastoin, siirtyen valon läpäisemisestä pysäyttämään osan tai kaikki valon aallonpituudet.
Tärkeintä on, että rakennuksissa käytettävä älylasi liittyy pitkälti auringonvalon, mutta myös lämmön virtauksen säätelyyn. Tämä voi osaltaan parantaa sisätilojen energiatasapainoa. Jotkut mallit eivät kuitenkaan rajoita täysin pääsyä päivänvaloon. Sen ansiosta huoneissa säilyy erittäin hyvä näkyvyys, mikä eliminoi keinovalon käytön tarpeen.
Älylasissa käytettyjä teknologioita ovat sähkökromaattiset, fotokromaattiset ja lämpökromaattiset laitteet, jähmettyneet hiukkaset, mikrokaihtimet ja polymeerijähmettyneet nestekidelaitteet. Alla käsittelemme lyhyesti niitä, joita käytetään useimmin erilaisissa rakennuksissa.
Jähmettyneisiin hiukkasiin perustuva älylasi
Älykkäissä laseissa, jotka sisältävät jähmettyneitä hiukkasia (SPD), on ohut kerros laminaattia, jossa jähmettyneet hiukkaset kelluvat vapaasti nesteessä ja joka on sijoitettu kahden lasiruudun väliin tai toisen pinnalle. Kun sähköä ei käytetä, hiukkaset jakautuvat epätasaisesti ja estävät ja suodattavat valoa. Kun sähkö johdetaan kalvoon, hiukkaset asettuvat välittömästi järjestykseen, mikä johtaa valon läpäisemiseen kalvolla.
Näin lasin sävyä ja läpäisevän valon määrää voidaan säätää. Tärkeää on, että tällaisten laitteiden parametrit voidaan asettaa itsenäisesti, mikä säätelee valon ja lämmön määrää sisätiloissa.
Sähkökromaattiset materiaalit älylasissa
Kyky hallita valon ja lämmön määrää sähkökromaattisissa materiaaleissa johtuu sähköjännitteen vaikutuksesta valon läpäisyominaisuuksien muutokseeen. Läpinäkyvyyden muuttamisen jälkeen sähkökromaattista materiaalia sisältävä älylasi ei enää vaadi sähköä saavuttamansa tietyn sävyn ylläpitämiseen.
Tällaisia järjestelmiä käyttävä moderni älylasi tummuu neutraalimpiin harmaan sävyihin ja värjää lasipinnan hetkessä tasaisesti. Tärkeää on, että se varmistaa näkyvyyden myös himmennetyssä tilassa ja vähentää siten sähkönkulutusta. Markkinoilla on myös älylasia, josta tulee enemmän heijastavaa kuin absorboivaa, mikä muuttaa tilaa läpinäkyvän ja peilin välillä.
Polymeerissä jähmettyneet nestekiteet
PDLC-tuotteissa nestekiteet liukenevat tai hajaantuvat nestemäisessä polymeerissä. Kun polymeeri muuttuu nestemäisestä kiinteäksi, nestekiteet muuttuvat yhteensopimattomaksi sen kanssa ja muodostavat pisaroita. Vallitsevat olosuhteet vaikuttavat niiden kokoon, joka sitten määrittää älylasin toimintaominaisuudet.
Tyypillisesti polymeerien ja nestekiteiden nestemäinen seos sijoitetaan kahden lasi- tai muovikerroksen väliin, jossa on ohut kerros läpinäkyvää, johtavaa materiaalia. Sähköttömänä pisaramaiset nestekiteet ovat epäjärjestyksessä, joka aiheuttaa lasin läpäisevän valon hajaantumisen. Tämän tuloksena lasi on sumean ‘maidonvalkoinen’.