Технологические достижения улучшили управление теплом и светом для современных домовладельцев.
Домовладельцы любят окна - свет, который они приносят, виды, которые они создают, ощущение, которое они придают дому. Эксперты по энергетике ненавидят окна - тепло, которое они приносят, тепло, которое они отводят, и дополнительный расход энергии, который они вызывают. Идет гонка за разработку технологии, которая позволит домовладельцам размещать окна там, где они хотят, не опасаясь резкого роста затрат на электроэнергию.
Низкоэмиссионные покрытия
Окна продолжали улучшаться на протяжении многих лет, сначала с изолированными стеклопакетами, которые обеспечивали буферную зону воздуха между двумя стеклами, чтобы уменьшить потери тепла, вызванные одинарными стеклопакетами в холодную погоду. Усовершенствования продолжились с появлением покрытий с низким коэффициентом излучения или низким коэффициентом излучения. Эти микротонкие металлические покрытия отражают тепло, возвращая его туда, откуда оно пришло. Низкоэмиссионные покрытия значительно улучшают тепловые характеристики стеклопакетов, помогая домам оставаться теплее зимой и прохладнее летом. Добавление аргона или газообразного криптона между этими стеклами с покрытием повышает изоляционные свойства оконного блока.
В верхней части доступной оконной технологии используются спектрально-селективные покрытия. Покрытия наносятся на оконные стекла, чтобы уменьшить приток тепла, блокируя попадание выбранных лучей в дом. Это усовершенствование стекла с низкоэмиссионным покрытием помогает еще больше снизить потери тепла изнутри и приток тепла снаружи. Он также служит для защиты мебели и тканей внутри от выгорания на солнце. С газонаполненным стеклом со спектрально-селективным покрытием в хорошо сконструированном стеклопакете значение R окна может приблизиться к показателю теплоизоляции хорошо изолированной стены. Тем не менее, если не считать штор или навесов, палящее солнце бросает вызов всем окнам и вызывает приток солнечного тепла, что может поставить под угрозу любой энергетический бюджет.
Новая оконная технология
В настоящее время компании изучают технологии, которые позволят максимальному количеству видимого света проникать в дом, блокируя при этом лучи, вызывающие накопление тепла в доме. Введите переключаемые окна, которые реагируют на щелчок переключателя, чтобы затемнить, осветлить или почти полностью заблокировать попадание солнца в жилое пространство. Уже существуют технологии, позволяющие использовать в домах переключаемые защитные стекла (SPG), но эти окна не блокируют приток тепла или проникновение ультрафиолетового (УФ) света. При переключении SPG меняется с прозрачного на молочно-белый, что позволяет свету проникать во внутреннее пространство, в то время как обзор снаружи заблокирован. Marvin Windows вывел эту технологию на рынок жилых помещений, но был вынужден отказаться от нее из-за проблем с качеством.
Призом будет обнаружение переключаемого тонированного окна, которое реагирует на свет и тепло, поглощая лучи и пропуская свет. Единственная проблема заключается в том, что любая такая технология должна преодолеть ряд препятствий, прежде чем выйти на рынок. Многие компании соревнуются в разработке электрохромных или химических оконных растворов, которые могут затемнять и осветлять окна одним щелчком переключателя или автоматическим датчиком.
Создание лучшего окна
Основных камней преткновения три: долговечность, термическая стабильность и надежность в отношении переключения. Gentex Corporation, компания из Зеландии, штат Мичиган, известная своими электрохромными автомобильными зеркалами, которые автоматически затемняются и осветляются для устранения бликов, проводит собственные испытания электрохромных окон.
«Мы значительно увеличили срок службы, - говорит Том Гуар, вице-президент по химическим исследованиям компании Gentex. Тем не менее, цель должна состоять в том, чтобы произвести окно, которое может простоять 20 лет. «Если подумать, это довольно жесткая среда», - говорит Гуар о нагрузках, которые должно выдерживать окно, предназначенное для поглощения тепла. «Если вы думаете о том, что ваша стеклянная панель поглощает большое количество света и тепла, она сильно нагреется и может даже треснуть», - говорит он.
Добавьте к этому восприимчивость к проникновению воды, которая является проблемой для всех стеклопакетов, и проникновению кислорода, и вы поймете, что многое еще предстоит преодолеть. Марвин изо всех сил пытался убедиться, что пленка приклеилась к стеклу, а уплотнение осталось нетронутым. Любой будущий продукт должен решать те же проблемы.
Sage Electrochromics, Фарибо, Миннесота, производитель SageGlass, разработала электрохромную оконную технологию, которая прошла все четыре уровня испытаний Министерства энергетики. Электрохромные покрытия очень похожи на низкоэмиссионные покрытия в том смысле, что они состоят из серии неорганических слоев, нанесенных на стекло. Слой хранения удерживает литий для питания перехода, в то время как электрохромный слой меняет цвет с прозрачного на окрашенный и затемненный. Вся реакция запускается электронным сигналом, полученным от переключателя. В настоящее время Sage стремится к партнерству с производителями стекла и окон для создания продукта, который будет доступен потребителям для домашнего использования.
Делаем экономию окон доступной
«Я думаю, что их технология очень хороша», - признается Гуар. Тем не менее, по его мнению, ключевой задачей будет производство доступного по цене, надежного и долговечного окна. По его словам, последствия для производства огромны. «Работа с большими листами стекла нетривиальна, - говорит Гуар. Покрыть это стекло химической пленкой еще сложнее. «Этого нелегко добиться, - говорит Гуар. Тем не менее, правильное партнерство сделало бы стекло доступным для оконных компаний, которые считают, что могут обеспечить надежное уплотнение для этой технологии. Тот факт, что Sage сотрудничает с Honeywell для предоставления возможностей переключения, дает значительный импульс их продукту.
Конечно, существуют технологии, в которых используются передовые химические растворы для повышения энергоэффективности. Тепловое зеркало от компании Southwall Technologies в Пало-Альто, Калифорния, представляет собой превосходный продукт, разработанный для защиты стекла от потерь и притока тепла. Окна Heat Mirror имеют изолирующий отражающий барьер, который подвешен между стеклами. Он спектрально селективен и позволяет проникать видимому свету, блокируя ближние инфракрасные лучи, вызывающие накопление тепла. Он действует как третий слой изоляции и значительно увеличивает R-значение стен с окнами. Но, несмотря на то, что значение R для окон Heat Mirror является исключительным, стоимость теплоизоляции окон такого калибра очень высока. И их нельзя переключать.
Ключом к победе в гонке высокоэффективных окон, по мнению большинства экспертов, является разработка доступной технологии, которая может производиться серийно и служить в течение всего срока действия стандартной гарантии на окна.
Для потребителей электрохромная технология может произвести революцию в размещении окон и домашнем дизайне, позволив дизайнерам размещать окна на фасадах, выходящих на запад, не выдерживая невероятной нагрузки, которую палящее западное солнце возлагает на систему кондиционирования воздуха. Это также может означать проектирование для великолепного утреннего солнца, которого в настоящее время избегают многие дома. Более того, поскольку эта технология управляется устройством, ее можно даже запрограммировать на автоматическое затемнение или осветление, чтобы можно было эффективно контролировать микроклимат в помещении, даже когда домовладелец отсутствует.