Технология затемнения стекла: Стекло с электрозатемнением. Электро тонировка и затемнение стекла

Стекло с электрозатемнением: применение, особенности технологии

• ПОСЛЕДНИЕ ЗАПИСИ

Краски и эмали по металлу и ржавчине

Пленка гидроизоляционная для крыши

Как выбрать хорошую акриловую ванну

Какие бывают розетки, их устройство, типы и классификация

• РУБРИКИ
• Автоматическое открывание, проветривание и полив теплиц
• Акриловые краски
• Балкон
• Блоки арболитовые
• Бурение скважин на воду
• Вода из скважины
• Водосток кровельный
• Воздух в квартире
• Выращивание дома
• Гидроизоляция
• Гидрофобизация материалов
• Дорожки садовые
• Камин своими руками
• Каркасный дом
• Кладка печи своими руками
• Крыша из металлочерепицы
• МДФ
• Монтаж кровли
• Монтаж ламината
• Монтаж линолеума
• Монтаж подложки под ламинат
• Натяжные потолки
• Опилкобетон
• ОСБ плита
• Отделка откосов
• Оштукатуривание
• Полипропиленовые трубы
• Расход материалов
• Тротуарная плитка
• Устройство отмостки
• Утепление
• Утепляем баню самостоятельно
• Фасад
• Фундамент из свай
• Шлакоблок
• Эмаль для ванны

Регулируемое электро затемнение, это один из вариантов умного стекла, технология которого основана на использовании жидкокристаллической пленки. Размещенная между двумя слоями материалов, компонентов светопрозрачных устройств, пленка изменяет светопропускание, темнеет, создавая эффект тонировки. Электронная, электрохромная, тонировка действует под управлением пользователя, это позволяет изменять прозрачность в нужной степени.

Электрохромное стекло принцип работы

Электрохромная или Smart-пленка, это полимерный материал, способный изменять степень пропускания проходящего светового потока под действием напряжения электрического тока. При отсутствии напряжения стекло находится в обычном, прозрачном состоянии.
Подача напряжения, воздействуя на пленку, начинает процесс изменения её прозрачности. Скорость затемнения «умного» стекла протекает медленно, во многом зависит от габаритов устройства, степени осветления или затемнения;

• панель большого размера достигнет нужной степени затемнения через 2-3 минуты;
• осветление стекла, после снятия напряжения, произойдет не раньше, чем через 10-15 минут.

Следует отметить, что изменение цвета протекает неравномерно: процесс начинается с краев панели, постепенно заполняя пространство, подходит к центру устройства. Полное выравнивание наступает по окончании процесса затемнения. Процесс такого вида носит название «радужный эффект».

Структура пленки при подаче напряжения электрического тока ниже 5В, начинает обратимый химический процесс. Ионы, последовательно перемещаясь от одного слоя к другому, создают между слоями стекол твердую пленку. В результате этого процесса изменяются оптические свойства Smart-панели: увеличение поглощение падающего света, создавая матовую структуру стекла.
Это изменяет оптические свойства слоя (увеличивает поглощение света и солнечной энергии) тем самым придает темную матовость стеклу.

Применение Smart-стекол

Разработанная технология изменения интенсивности затемнения стекол под действием напряжения электрического тока, благодаря совместимости с профильными системами из всех имеющихся материалов, находит широкую сферу применения:

• в строительстве для создания затененных окон, дверей, перегородок в офисах, обустройстве комнат для переговоров, зимних садов, оранжерей, мансардных помещений, жилых домах;
• в автомобилестроении для создания электрохромных стекол;
• использовать в качестве перегородок внутри помещения и на границе с улицей. Такие конструкции могут быть цельностеклянными или заключены в раму. Форма электрохромной перегородки может быть изогнутой или прямоугольной;
• электрохромным стеклом в жилых домах можно заменять жалюзи и шторы;
• в приборостроении стекла с переменным пропусканием света используют в качестве световых фильтров;
• стеклом с электрохромными функциями обустраивают двери любого типа: раздвижные, распашные, складные, маятниковые. Хорошо компоновать ванные комнаты перегородками и дверями с электрозатемнением;
• в области медицины Смарт-продукция используется для изготовления специальных очков;
• авиационная и космическая промышленности используют «умные» изделия для остекления кабин;
• в фотографии светохромные изделия позволяют расширять технические и творческие возможности мастера и повышать художественное восприятие снимков.

Современное направление архитектуры использует электрозатемнение для защиты внутреннего пространства от воздействия ультрафиолета солнечных лучей. Такими системами регулируется уровень освещенности внутри здания. Кроме того большое значение имеет возможность коррекции тепла, поступающего внутрь помещения.

Преимущества и недостатки стекол с электрозатемнением

Электрозатемненные конструкции, как любое техническое устройство обладает преимуществами и недостатками к преимуществам можно отнести:

• полный отказ от обустройства окон гардинами и шторами;
• пленка может быть однотонной, разноцветной, оснащенной оригинальным рисунком, что позволяет использовать её в дизайне помещений;
• Smart-системы в конструкцию которых входит электрический источник, регулируются по степени прозрачности. Кроме того, такие устройства служат дополнительным источником обогрева помещения
• Смат-электрозатемняющие системы используются в качестве экрана для проектирования видеозаписей.

Дизайнеры помещений взяли на вооружение свойства и возможности современных стекол с электрозатемнением. Монтируя смартохомные устройства в офисе или в доме, можно добиться эффектного внутреннего зонирования.
Сравнивая стекла с электрозатемнением с другими оконными конструкциями, сразу можно выделить:

• высокую стоимость устройства;
• повышение затрат на электроснабжение.

Управление

Для перехода и поддержки стекол электрозатемнения в рабочем состоянии напряжение 5В будет достаточным. Осуществлять управление блоками питания можно:

• обычной кнопкой управления;
• установленным датчиком движения или непосредственным участием человека;
• подключенным пультом дистанционного управления;
• применением установленной программы на компьютере;
• подключением к системе контроля климатом.

Установка и работа электрохромных устройств

«Умные» окна можно устанавливать там, где использованы обычные стекла и стеклопакеты. Доступно заменять существующие стекольные конструкции, подводя питающие провода к месту расположения Смарт-устройства или монтируя новые из таких материалов как алюминий, легированная сталь, пластик или дерево.
Характеристики, которые свойственны Smart-устройствам, следующие:

• цветовые оттенки: от синего до зеленого, бронзовый;
• допустимы минимальные размеры устройств «умных» конструкций: 30х30 см;
• толщина устройства не менее 7,5мм, максимальная толщина ограничена 50 мм. В соответствии со стандартами светохромные изделия имеют толщину от 11 до 14 мм, но возможно изготовление конструкции другой толщины, как правило, в соответствии с запросом пользователя;
• общая масса изделия варьируется в пределах 30 кг/м2. Этот параметр зависит от толщины конструкции;
• в состоянии «включено,/выключено» возможно, пропускание светового потока в интервале 5-90%;
• активный слой, пленка размещаются между двумя слоями стекол, что позволяет обслуживать, мыть устройство;
• диапазон изменения светопропускания позволяет отказаться от других защитных устройств на окнах;
• стекла с электрозатемнением не разрушаются от солнечного ультрафиолета;
• стеклопакеты с установленными светохромными стеклами могут быть смонтированы с воздушной камерой;
• разработаны конструкции «умных» стекол с заданной кривизной.

Разработанные электрозатемненные стекла на данный момент представляют строительный материал, сфера использования которого постоянно расширяется. В этом устройстве стандартный полимер, вложенный между пластинами стекол, заменен на электрохромный слой (пленку), к которому подведены контакты от источника питания.

В состоянии покоя стекло ничем не отличается от обычного стеклопакета, изготовленного из обычного стекла. С подачей начального напряжения величиной 2В начинает работать электродная схема катод/анод, составляющие слой полимера, в результате происходит окрашивание слоя в зеленый или голубой цвет. В выключенном состоянии цвет и прозрачность возвращаются в обычное состояние.
При подаче напряжения в 2В составляющие полимер анодная и катодная составляющие в процессе электролиза окрашиваются в синий или зелёный цвет. При выключении питания всё возвращается в исходное положение.
применение Смарт-энергозатемненных стекол безгранична. Достаточно включить фантазию, для того, чтобы домашнее или рабочее помещение стало не только уникальным, но и комфортным для работы и отдыха.  

Установка стеклянных перегородок, остекление зданий из смарт-стекла с разными функциями

Что такое смарт-стекло? От английского словосочетания «smart window» произошло название «стекло с изменяющимися свойствами», «электрохромное стекло» или «умное стекло».

• Какие технологии используют при изготовлении смарт-стекла
• Смарт-стекла под управлением электричеством
• Полимерное смарт-стекло
• Плавное изменение прозрачности
• Электрохромные смарт-стекла

Смарт-стекло – это композит из сразу нескольких слоев стекла и химических материалов, которые используются в архитектуре или при изготовлении таких светопрозрачных конструкций как двери, перегородки или окна. Смарт-стекла способны изменять свои оптические свойства – матовость или опалесценцию, коэффициент поглощения тепла, коэффициент светопропускания при определенном изменении внешних условий, к примеру, подача электричества, температура или освещенность.

Рис. 1. При подаче электрического сигнала смарт-стекло становится матовым

Какие технологии используют при изготовлении смарт-стекла

Разнообразие таких типов стекольных композитов основываются на фотохимических явлениях, что связанны с изменением пропускающих свойств в момент изменения внешних условий, например, электрохромизм или электрическое напряжение, термохромизм или температура, фотохромизм или изменение светового потока.

Бывают устройства, в которых применена технология LCD, или как их еще называют жидкие кристаллы, при условиях термотропного состояния при возрастающей температуре способны изменять количество пропускаемого света. К примеру, вольфрам при добавлении диоксид ванадия (VO2), способен отражать инфракрасное излучение только тогда, когда температура поднимается выше 29°С, после чего способен блокировать солнечное излучение через оконный проем даже при очень высоких показателях внешней температуры.

К сожалению, такие типы стекол контролировать просто невозможно, все происходит автоматически.

Окно из смарт-стекла, которое управляется электричеством, может изменять свои свойства в зависимости от существующих внешних условий, таких как температура или показатель яркости освещения, но лишь с применением определенных и соответствующих датчиков, к примеру, фотодатчика или термометра. Помимо этого к смарт-стеклам относятся автоматически открывающиеся или закрывающиеся и самоочищающиеся окна для вентилирования. Например, автоматические окна открываются или закрываются по сигналу или по времени от датчика дождя. Бывает, что к смарт-стеклу относят даже специфическое остекление. К примеру, такое как проекционное остекление, основанное на аналогичных или диффузных технологиях. Такое как звуковое стекло, поверхность которого это динамик, что наполняет помещение особым равномерных звуком. Такое как сенсорное стекло, которое регулируется при помощи специального указателя или касания рук. Или такое как электрообогреваемое, где обогрев происходит равномерно по всей площади стекла. Здесь главное не путать стекла, которые установлены в автомобилях, потому что для установки в авто используются лишь нитевидные нагревательные элементы.

Рис. 2. Вариант остекления фасада с помощью смарт-стекла

Смарт-стекла под управлением электричеством

Основными технологиями смарт-стекла называют электрохимический или электрохромный слой, на взвешанных частицах (Suspended particle devices или просто SPD) и полимерный жидкокристаллический слой (Liquid crystal devices или просто LCD).

Как любой другой материал или изделие смарт-стекло обладает как преимуществами, так и недостатками.
К примеру, смарт-стекла позволят значительно уменьшить потерю тепла в помещении и значительно сократить расходы на освещение или кондиционирование комнаты. Кроме этого смарт-стекло служит прекрасной альтернативой механическим шторам, затеняющим экранам или жалюзи. Электрохимическое или жидкокристаллическое смарт-стекло в прозрачном состоянии не будет пропускать ультрафиолетовых лучей. А вот смарт-стекла на взвешанных частицах потребуют для блокирования ультрафиолетового излучения использовать специальные дополнительные покрытия.

К основным недостаткам смарт-стекла относят достаточно высокую стоимость, необходимое использование электричества, скорость переключения состояний, замутнение (опалесценцию) или меньшую прозрачность, если сравнивать показатели обычного и смарт-стекла. Необходимо также отметить и то, что такой современный продукт как смарт-стекло в сравнении со своими предшественниками обладает более низким уровнем опалесценции, поэтому таким стеклом можно будет управлять при помощи безопасного низковольтного питания в 12-36 Вольт.

Полимерное смарт-стекло

Полимерные жидкокристаллические устройства (LCD, PDLCs, Polymer dispersed liquid crystal devices) отличаются своими кристаллами, вернее их разложением на отдельные составляющие, то есть диспергирующие кристаллы в жидкий полимер, после чего они затвердевают или же фиксируют сам полимер.

В момент перехода полимера из жидкого состояния в твердое состояние, жидкие кристаллизованные решетки просто не совместимы с твердыми полимерами, поэтому формируют вкрапления или капли в самом полимере. Условия такой фиксации будут влиять на размеры капель, а это в свою очередь приведет к изменениям в свойствах смарт-стекла.

Как правило, жидкая смесь жидких кристаллов и полимера располагается между слоем пластика и стекла, при этом на материалы наносится тонкий слой прозрачного проводящего вещества, что обеспечивает и затвердевание полимера и подвод напряжения. Только такая принципиальная структура смарт-стекол считается эффективным рассеиванием. От источника электропитание подключается к электродам. Электроды специально изготавливаются из медной фольги, на которой присутствует слой электропроводного клея, который и создает контакты с проводящим слоем пленки.

Без необходимого электрического напряжения жидкие кристаллы находятся в капле и случайно упорядочены, а такое состояние кристаллов приводит к рассеиванию всех параллельных световых лучей. Такое стекло отличается молочно-белым цветом.

Рис. 3. Смарт-стекло с матовым молочным цветом в офисных перегородках.

В момент подачи необходимого напряжения электрическое поле между двумя отдельными электродами (прозрачными) на стекле принуждает жидкие кристаллы выравниваться. При этом электрическое поле позволяет солнечным лучам проходить сквозь капли, при этом рассеивание капель очень мало. И стекло просто переходит в прозрачное состояние. Показатель или степень прозрачности можно контролировать приложенным на смарт-стекло напряжением. Объясняется такая возможность тем, что при маленьком напряжении лишь часть жидких кристаллов способно выровняться в электрическом поле полностью. И только малая порция световых лучей способна пройти сквозь стекла без искажений, в момент, когда большая порция света просто рассеивается. При возрастании напряжения все меньше кристаллов остается не выровненными, а это в свою очередь может привести к наименьшему рассеиванию световых лучей. Помимо этого есть возможность контролировать даже количество тепла и света, что проходят через стекла. Для этого необходимо использовать добавочные внутренние слои или специальные красители. Кроме этого можно создавать противорадиационные и противопожарные версии для использования стекол в специализированных устройствах.

Плавное изменение прозрачности

Один из американских исследовательских центров продемонстрировал изображение, которое вполне может быть сформировано в полимере или в прозрачных электродах, при этом позволяя производство декоративных или экранных окон. Основная часть устройств, которые сегодня предлагают производители функционируют лишь в состояниях ВКЛ или ВЫКЛ. Вот только технология обеспечения разнообразных уровней прозрачности стекла с легкостью может быть достигнута.

Такой вид технологии используют и для внутренних и для внешних установок по контролю приватности, к примеру, для душевых, ванных, переговорных, и медицинских комнат или же для проектора и его временного экрана.

Устройства со взвешенными частицами или SPD (Suspended particle devices) тончайший слой пленки слоистых материалов стержнеобразных частиц, которые взвешены в жидкости помещают меж отдельными слоями пластика и стекла, либо присоединяют к одному из слоев. Если же электрическое напряжение не подается, взвешенные частицы ориентируются в случайном порядке и поглощают световые лучи так, что стекла становятся темными или непрозрачными, синего, черного или иногда даже реже серого цвета.

А вот если электрическое напряжение подается, тогда взвешенные частицы не только полностью выравниваются, но и позволяют световым лучам проходить сквозь стекло. Смарт-стекла с взвешенными частицами вполне способно мгновенно переключиться либо осуществить самый точный контроль по количеству проходящего тепла и света. Постоянный пусть даже и маленький электрический ток необходим смарт-стеклу постоянно, если стекло прозрачное.

Электрохромические или электрохромные смарт-стекла способны изменить уровень прозрачности материала в момент подачи электрического напряжения, и как следствие способны контролировать общее количество пропускаемого тепла и света. Изменение в состоянии смарт-стекол можно засечь по изменяющемуся цвету стекла. Полупрозрачное состояние устройство – это обычно либо синий цвет, либо прозрачный цвет стекла. Темные оттенки смарт-стекла обычно начинаются с еле заметного затемнения и заканчиваются самой насыщенной тонировкой. В основном подача электрического напряжения нужна лишь для изменения показателя прозрачности стекла, вот только после изменения состояния смарт-стекла необходимость в электропитании полностью исчезает, поэтому достигнутое состояние стекла можно уже не поддерживать электричеством.

Рис. 4. Матовые смарт-стекла для стеклянных дверей в офисах для обеспечения конфеденциальности

Затемнения на смарт-стекле будут возникать только по краям устройства, перемещаясь все глубже внутрь, то есть в центр стекла. Это довольно медленный процесс, который занимает от нескольких секунд до нескольких минут, период времени здесь будет зависеть от размера окна, такой эффект называют радужным.

Используются электрохимические материалы, для того чтобы контролировать количество тепла и света, что проходят через окно. Применяется такой вид материалов в основном в автомобильной индустрии и для автоматических затемнений зеркал при различном освещении.

Электрохромные смарт-стекла

Электрохромные стекла могут обеспечить видимость даже в самых затемненных состояниях, тем самым такой вид стекла способен сохранить визуальный контакт с окружающей внешней средой. Такой эффект используют для производства, например, зеркал заднего обзора. Помимо этого электрохромную технологию применяют во внутренних устройствах, к примеру, для того чтобы защитить объект, находящийся под стеклом в музее. Или же для защиты картин от каких-либо повреждений, воздействия ультрафиолета или световых волн видимых диапазонов.

Рис. 5. Офисные перегородки из умного стекла с изменяемой прозрачностью.

Полианилин служит прекрасным примером электрохромного материала. Кстати, полианилин может создаваться химическим или электрохимическим окислением анилина. В момент погружения электрода в специальную соляную кислоту с примесью анилина, на этом электроде начинает формироваться пленка полианилина. Полианилин может быть окрашен в желтый, темно-зеленый или темно-черный цвет, здесь все будет зависеть от окислительно-восстановительного состояния. Существуют и другие электрохромные материалы, которые применимы на практике, к таким относят оксид вольфрама и виологены. Такие вещества находят применение в производстве электрохромного или смарт-стекла.

В соединении с TiO2 (диоксид титана) виологен используется для изготовления цифровых дисплеев. Кстати, именно такое соединение вскоре полностью заменят жидкокристаллические экраны, потому что именно виологен темно-синего цвета прекрасно контрастирует со светлым титаном и при этом обеспечивает высокий уровень контрастности экрана.

Что такое затемнение стекла? — Smart Glass VIP

Перейти к содержимому
Что такое затемнение стекла?

Что такое диммируемое стекло?

Интеллектуальное затемняемое стекло представляет собой слой жидкокристаллической пленки, зажатый между двумя слоями стекла. Жидкокристаллическая пленка покрывается пленкой PVB в центре, а затем помещается в автоклав. В дополнение ко всем характеристикам применения стекла, умное стекло с регулируемой яркостью также имеет функцию защиты конфиденциальности.

Стекло с регулируемой яркостью выполняет следующие функции:

Функция защиты конфиденциальности

Самая большая функция стекла с регулируемой яркостью — это защита конфиденциальности, т. е. пользователь может в любое время настроить прозрачное или непрозрачное состояние стекла.

Интеллектуальное диммируемое стекло, также известное как электрохромное стекло, контролирует обесцвечивание и глубину цвета стекла, контролируя ток электрохромного материала в промежуточном слое стекла, который может регулировать светопропускание стекла и солнечный свет, попадающий в комнату в Широкий ассортимент. Интенсивность делает комнату мягкой и уютной. Из-за возможности регулировки умное затемняемое стекло также используется в зданиях, где требуется конфиденциальность или защита частной жизни. Изготовленное из него оконное стекло так же удобно, как и шторы с электрическими устройствами управления.

Функция проецирования

Стекло с интеллектуальным затемнением также является отличным проекционным жестким экраном. Эффект проекции выдающийся при правильном освещении. В офисной среде можно использовать как затемняющее стекло как блок пространства, так и реализовывать потребности проекции, что облегчает командное общение и общение.

Защитная функция

Интеллектуальное диммируемое стекло также обладает всеми преимуществами безопасного стекла, включая характеристики безопасности, предотвращающие разбрызгивание мусора после разрыва, хорошую ударопрочность, звукоизоляцию и теплоизоляцию, и может блокировать более 99% ультрафиолетовых лучей; из-за использования процесса производства многослойного стекла, пленка в легком стекле прочно связывает стекло, так что, когда затемняющее стекло разбивается ударом, осколки стекла прилипают к средней пленке, и осколки стекла не вызывают травм.

Защитная функция

Затемняющая пленка и пленка в середине затемняющего стекла могут экранировать более 90% инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, экранируя инфракрасные лучи для уменьшения теплового излучения и передачи, а экранируя ультрафиолетовые лучи, можно защитить внутреннюю мебель от выцветания и старение из-за ультрафиолетового излучения. Защищать находящихся в помещении людей от прямых солнечных лучей и сопутствующих заболеваний; светорегулирующая пленка и пленка в середине светорегулирующего стекла обладают звукопоглощающим эффектом, который может эффективно блокировать все виды шума.

Поиск:

Последние сообщения

• Как смарт-стекло с пленкой PDLC меняет вашу жизнь?
• Обеспечивает ли интеллектуальная пленка PDLC 100% конфиденциальность?
• Окна с пленкой Smart PDLC Film: стоимость, преимущества и недостатки
• Что такое электрохромное стекло? 5 преимуществ пленок Smart Privacy Film

Категории

• Новости
• PDLC Film
• Smart Glass
• Учебное пособие
• Без категории

Последние сообщения

• Как смарт-стекло с пленкой PDLC меняет вашу жизнь?
• Обеспечивает ли интеллектуальная пленка PDLC 100% конфиденциальность?
• Окна с пленкой Smart PDLC Film: стоимость, преимущества и недостатки
• Что такое электрохромное стекло? 5 преимуществ пленок Smart Privacy Film
• Забавные факты об умном стекле с затемнением

Как работают электрохромные (умные) окна?

Как работают электрохромные (умные) окна? — Объясните этот материал

Вы здесь:
Домашняя страница >
Домашняя жизнь >
Электрохромные (умные) окна

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 5 декабря 2022 г.

То видите, то нет! У вас когда-нибудь был один из тех дней
когда Солнце не знает, взойдет оно или уйдет, подсказывает тебе
продолжать открывать и закрывать жалюзи, чтобы вы
может читать слова на экране компьютера или остановить
мебель от выцветания? Это будет незадолго до того, как мы отправим это
особая проблема для истории, благодаря прибытию
электрохромное стекло («умное» стекло), которое меняет цвет со светлого на
темный (от прозрачного до непрозрачного) и обратно одним нажатием кнопки. Это
относительно простой, удивительно удобный (не более блеклый
обивка!) и имеет огромный
экологические преимущества. Как именно
это работает? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Забудьте о шторах, забудьте о жалюзи! «Умные окна» из электрохромного стекла превращаются из прозрачного в матовое и обратно по щелчку выключателя. Некоторые сделаны из специального стекла; некоторые пластиковые пленки добавлены сверху
из обычного стекла.

Содержание

1. Что такое электрохромное стекло?
2. Как работает электрохромное стекло?
3. Наклеиваемые электрохромные пленки
4. Что хорошего и плохого в электрохромных окнах?
5. Как умные окна будут улучшаться в будущем?
6. Движущиеся ионы лития звучат немного знакомо?
7. Узнать больше

Что такое электрохромное стекло?

Стекло — удивительный материал, и наши здания были бы темными,
грязно, холодно и сыро без него. Но у него есть и свои недостатки. Это
пропускает свет и тепло, даже когда вы этого не хотите
к. В ослепительный летний день, чем больше тепла («солнечного усиления»),
входит в ваше здание, тем больше вам нужно будет использовать свой
кондиционер — ужасная трата
энергия, которая стоит вам денег и
наносит вред окружающей среде. Вот почему большинство окон в домах и
офисы оборудованы шторами или жалюзи. Если вы в
дизайн интерьера и реконструкция, вы можете подумать, что такая мебель
аккуратные и привлекательные, но в холодном, практическом, научном смысле они
неприятность. Давайте будем честными: шторы и жалюзи — это
технологический хлам, компенсирующий большой встроенный недостаток стекла:
он прозрачный (или полупрозрачный), даже если вы этого не хотите.

С начала 20 века люди привыкли к идее
здания, которые все больше автоматизируются. У нас есть электрические
стиральные машины для одежды,
посудомоечные машины,
пылесосы и многое другое. Так почему
не подходят нашим домам с электрическими окнами, которые могут меняться от прозрачного до
автоматически темнеет? Умные окна (также называемые именами
умное стекло, переключаемые окна и динамические окна) делают именно это, используя научную идею, называемую
электрохромизм, при котором материалы меняют цвет (или переключаются с
от прозрачного до непрозрачного) при подаче электрического напряжения на
их. Обычно умные окна начинают с голубоватого цвета и постепенно
(в течение нескольких минут) становятся прозрачными при прохождении через них электрического тока.

Фото: Электрохромное стекло меняет цвет под электрическим управлением: Слева: Здесь оно прозрачное и очень похоже на обычное стекло; Справа: приложите небольшое напряжение, и он станет непрозрачным (голубоватым и темным). Фотографии Уоррена Гретца предоставлены
Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Как работает классическое электрохромное стекло?

Существует довольно много различных типов электрохромного стекла: некоторые просто затемняются (например,
фотохромные солнцезащитные очки, которые темнеют на солнце),
одни темнеют и становятся полупрозрачными, а другие становятся зеркальными и непрозрачными. Каждый тип основан на своей технологии, и здесь я подробно опишу только одну из них:
оригинальная технология, открытая доктором Сатьеном К. Деб в 1969,
и на основе движения ионов лития в оксидах переходных металлов (таких как оксид вольфрама).
[1]
(Литий, как вы, вероятно, знаете, наиболее известен как химический элемент внутри перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов.)

Обычные окна изготавливаются из цельного вертикального стекла и
стеклопакеты состоят из двух стекол, разделенных воздушной прослойкой
для улучшения теплоизоляции
и звукоизоляция
(чтобы сохранить тепло и шум с одной или другой стороны). Более сложные окна (с использованием
низкоэмиссионное теплоотражающее стекло) покрыты тонким слоем металлических химикатов, поэтому зимой в вашем доме будет тепло, а летом прохладно.
Электрохромные окна работают примерно так, только
покрытия из оксидов металлов, которые они используют, намного сложнее и
наносится процессами, аналогичными тем, которые используются при производстве
интегральные схемы (кремниевые компьютерные микросхемы).

Хотя мы часто говорим об «электрохромном стекле», такое окно может быть изготовлено из стекла или пластика (технически называемого «подложкой» или основным материалом), покрытого несколькими тонкими слоями с помощью процесса, известного как напыление (точный способ нанесения тонких пленок одного материала на другой).
На его внутренней поверхности (лицом к вашему дому)
окно имеет двойной сэндвич из пяти ультратонких слоев: разделитель
посередине два электрода (тонкие электрические контакты) по обе стороны от сепаратора и
затем два прозрачных электрических контактных слоя по обе стороны от
электроды. Основной принцип работы включает литий
ионы (положительно заряженные атомы лития — с отсутствующими электронами), которые мигрируют туда и обратно между двумя электродами через сепаратор. Обычно, когда окно чистое, ионы лития
находятся в самом внутреннем электроде (это слева на схеме, которую вы
можно увидеть здесь), который сделан из чего-то вроде оксида лития-кобальта (LiCoO2). При подаче небольшого напряжения на
электроды, ионы мигрируют через сепаратор в
крайний электрод (тот, что справа на этой диаграмме).
Когда они «впитываются» в этот слой (который состоит из чего-то вроде поликристаллического
оксид вольфрама, WO3), они заставляют его отражать свет, эффективно делая его непрозрачным. Они остаются там сами по себе, пока напряжение не изменится на противоположное, что заставит их двигаться.
назад, чтобы окно снова стало прозрачным. Сила не нужна, чтобы
поддерживать электрохромные окна в их прозрачном или темном состоянии — только для изменения
их из одного состояния в другое.

Анимация: Как работает электрохромное окно: Подайте напряжение на внешние контакты (проводники) и ионы лития (показанные здесь синими кружками) перемещаются от самого внутреннего электрода к самому внешнему (слева направо на этой схеме) . Окно отражает больше света и пропускает меньше, в результате чего оно кажется непрозрачным (темным). Слои представляют собой очень тонкие покрытия, нанесенные на увесистый кусок стекла или пластика, известный как подложка (здесь не показан для ясности).

Рекламные ссылки

Другие технологии

Итак, ионно-литиевые, какие еще технологии доступны? Вот некоторые из них:

• Вместо того, чтобы размещать разделитель между электродными слоями, мы можем иметь электрохромный материал (краситель), который меняет цвет при прохождении через него тока. Это похоже на то, что происходит в фотохромных солнцезащитных очках, но
  под точным электрическим управлением. Химические красители, работающие электрохромно
  включают виологены,
  которые обратимо меняются между прозрачным и синим или зеленым.
  [2]
• Мы можем использовать нанокристаллы (пример нанотехнологии,
  который работает в атомном масштабе, примерно в 1000 раз меньше того, что мы называем микроскопическим)
  в целом аналогично, чтобы позволить большему или меньшему количеству света проходить через умное окно.
  [3]

Конфигурации

Различные типы электрохромных окон имеют разные конфигурации, но большинство из них имеют несколько разных слоев. В одном популярном дизайне, продаваемом под торговой маркой Halio, есть несколько поверхностей. Электрохромный слой зажат между двумя слоями полимера PVB (поливинилбутираль) с закаленным стеклом по обе стороны от него. Затем идет аргоновый изолирующий слой,
низкоэмиссионное покрытие, и, наконец, слой салонного стекла. Электрохромные блоки также могут быть настроены по-разному: с более толстыми внешними слоями для обеспечения безопасности или защиты от атмосферных воздействий, различными покрытиями с низким уровнем излучения, большей или меньшей изоляцией и так далее. Некоторыми из них можно управлять автоматически с помощью приложений для смартфонов или с помощью проводного подключения к крыше.
пиранометры (солнечные датчики), поэтому ваши окна автоматически затемняются, когда
солнечный свет достаточно силен.

Наклеиваемые электрохромные пленки

Умные окна, которые мы рассматривали до сих пор, обычно устанавливаются как автономные блоки: вы
установить целое окно со стеклом со специальным покрытием за большие деньги.
Вы также можете получить технологию «умных окон» в несколько более дешевой форме: производители
такие как Sonte и Smart Tint®, производят тонкую, самоклеящуюся и наклеивающуюся электрохромную пленку, которую вы можете наклеивать на существующие окна и включать и выключать с помощью простых приложений для смартфона.

В электрохромных пленках используется технология, аналогичная ЖК-дисплею.
использует жидкие кристаллы под точным электронным управлением, чтобы изменить количество пропускаемого света.
Когда ток включен, кристаллы выстраиваются в линию, как открывающиеся жалюзи, пропуская свет.
прямо через; выключены, кристаллы ориентируются случайным образом, рассеивая любой свет, проходящий через
в случайных направлениях, делая окна непрозрачными.
Спектакль впечатляет. Согласно Smart Tint,
его пленки имеют толщину 0,35 мм, пропускают около 98 процентов света, когда они чистые и
переключиться примерно за треть секунды на
их непрозрачное состояние, когда пропускаемый ими свет падает примерно на треть;
они были протестированы на переключение вперед и назад более 3 миллионов раз.
[4]

Анимация: Как работает электрохромная пленка: Пленка содержит жидкие кристаллы (синие). Когда ток выключен, кристаллы смотрят в случайных направлениях и рассеивают падающий свет, делая пленку непрозрачной. При включении тока кристаллы
выравниваются, как открывающиеся жалюзи, пропуская практически весь свет.

Что хорошего и плохого в электрохромных окнах?

Преимущества

Умные окна могут звучать как уловка, но они имеют огромное
экологическая выгода. В своем непрозрачном состоянии они блокируют
практически весь (около 98 процентов) солнечный свет падает на них, поэтому
они могут значительно снизить потребность в кондиционировании воздуха (как
огромные затраты на его установку и ежедневные затраты на его эксплуатацию).
[5]
(View Glass, один из производителей, считает, что электрохромное стекло может разрезать
пиковое потребление энергии для охлаждения и освещения примерно на 20 процентов.
[6] )
Поскольку они работают от электричества, ими легко можно управлять с помощью системы умного дома.
или датчик солнечного света, независимо от того, есть ли в здании люди или нет.
По мнению ученых из Национального исследовательского центра Министерства энергетики США.
Лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), такие окна могут сэкономить
до одной восьмой части всей энергии, потребляемой зданиями в Соединенных Штатах каждый год; они используют только крошечные
количества электричества для переключения с темного на светлый (100 окон используют
примерно столько же энергии, сколько один
лампа накаливания) поэтому сделайте
огромная чистая экономия энергии в целом.
[7]
Другие преимущества умных окон включают конфиденциальность в
щелчком выключателя (больше не нужно возиться с неуклюжим, пыльным
шторы и жалюзи), удобство (автоматическое затемнение окон
может спасти вашу обивку и фотографии от выцветания), и улучшенный
безопасность (занавески с электроприводом, как известно, ненадежны).

Фото: Горячие штучки! Это тепловое (инфракрасное) изображение
показывает, насколько сильно нагревается автомобиль, когда вы припарковываете его под прямыми солнечными лучами: цвета обозначают температуру: красный и желтый — самые горячие, а синий — самые низкие. Электрохромное стекло, устанавливаемое на автомобиль, может помочь решить эту проблему. Вы просто щелкнете выключателем, чтобы затемнить
окна, когда вы припарковались, и машина будет красивой и прохладной, когда вы вернетесь! Фото предоставлено
Министерства энергетики США.

Недостатки

Само собой разумеется, что стекло печатается электродами и причудливым металлом
покрытие обойдется в несколько раз дороже, чем
обычное стекло: одно большое интеллектуальное окно обычно входит в
около 500–1000 долларов (около 500–1000 долларов за квадратный метр или 50–100 долларов за квадратный фут).
[8]
Есть также вопросы о том, насколько долговечны материалы, с текущим
окна ухудшают свои эксплуатационные характеристики уже через 10–20 лет (намного
более короткая жизнь, чем большинство домовладельцев ожидает от традиционных
остекление).
[9]
Еще одним недостатком текущих окон является время, которое они занимают
переход от прозрачного к непрозрачному и обратно. Некоторые технологии могут занять несколько минут
(Halio указывает три минуты, чтобы его стекло полностью потемнело от прозрачного),
хотя наклеиваемые электрохромные пленки намного быстрее, переходя от прозрачного к непрозрачному и обратно за меньшее время.
чем секунда.

Как умные окна будут улучшаться в будущем?

Другой возможностью может быть комбинирование электрохромных окон.
и солнечные батареи, чтобы вместо бесполезного отражения
солнечный свет, затемненные умные окна могут поглощать эту энергию и сохранять ее
Для последующего. Легко представить себе окна, в которых запечатлены некоторые
падающая на них солнечная энергия в течение дня и накапливающая ее в батареях
который может включать свет в вашем доме ночью, хотя, конечно,
окно не может быть на 100 процентов прозрачным и работать на 100 процентов эффективно
солнечная панель одновременно. Поступающая энергия либо передается через
стекло или поглощается и хранится, но не то и другое одновременно. Окно, которое удвоилось как солнечное
камера, скорее всего, потребует компромисса с обеих сторон: это будет относительно темная
окно, даже если оно чистое, и гораздо менее эффективно улавливает энергию, чем
действительно хорошая солнечная батарея.

В одном мы можем быть уверены, так это в том, что в будущем мы увидим гораздо больше электрохромных технологий!

Движущиеся ионы лития звучат немного знакомо?

Если вы немного разбираетесь в технологиях, идея электронного бутерброда, работающего за счет
ионы лития между слоями могут просто звонить в колокол: это точно такой же принцип
мы используем в перезаряжаемых литий-ионных батареях (в ноутбуках,
мобильные телефоны и большинство электромобилей)!

Фото: Литий-ионный аккумулятор работает очень похоже на электрохромное окно.

В батарее мы используем электрический ток для перемещения ионов лития из одного слоя в другой, поэтому
накопление энергии; когда ионы снова возвращаются, они высвобождают накопленную энергию, обычно в течение
несколько часов от питания вашего ноутбука, мобильного телефона или другого портативного устройства.
Когда дело доходит до аккумуляторов, мы стремимся хранить как можно больше энергии как можно дольше.
что означает много ионов лития и очень массивное устройство.
С другой стороны, когда мы заинтересованы в изготовлении электрохромных окон, нас гораздо больше интересует оптика.
В каком слое находятся ионы лития, определяется, сколько света проходит через него, но в любом случае слои
должен быть очень тонким, иначе устройство вообще не будет работать как окно.
В электрохромных окнах движется относительно мало ионов по сравнению с литий-ионными батареями: окнам нужно
темнеть или светлеть за секунды или минуты, а не за три-четыре часа, которые требуются для зарядки аккумулятора ноутбука!

Дальнейшее чтение

Очень сильное сходство между литий-ионными батареями и электрохромными окнами не случайно;
если вы посмотрите патент Флойда Арнца и др. 1992 г.
Методы изготовления твердотельных ионных устройств, самое первое предложение
выдает игру, отмечая, что их изобретение представляет собой «устройство, которое можно использовать в качестве электрохромного окна и/или в качестве перезаряжаемой батареи».
По мнению этих авторов, в обоих случаях могут использоваться одни и те же методы производства.

Узнайте больше

На этом веб-сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте по схожим темам:

• Стекло (введение)
• Теплоотражающее (низкоэмиссионное) стекло
• Фотокаталитическое самоочищающееся стекло
• Фотохромное (светоактивное) стекло

На других сайтах

• Электрохромные дисплеи: В этом учебном пособии Матиаса Мареско из Гентского университета более подробно рассказывается об электрохромных материалах и о том, как их можно использовать в электронных дисплеях. [Архивировано через Wayback Machine.]

Статьи

Научно-популярные

• Наноструктурированное стекло может переключаться между блокировкой тепла и блокировкой света Декстер Джонсон. IEEE Spectrum, 23 июля 2015 г. Исследователи Техасского университета разрабатывают электрохромное стекло с более быстрым переключением.
• Гонка за окнами с электронной тонировкой накаляется, Мартин ЛаМоника. IEEE Spectrum, 18 июня 2013 г. Corning делает ставку на электрохромное стекло.
• Smart Windows: Energy Efficiency with a View: Отдел новостей Министерства энергетики США/NREL, 22 января 2010 г. [Архивировано с помощью Wayback Machine.]
• Материал-хамелеон может переключаться между тремя цветами Аарон Роу. Wired, 20 апреля 2007 г. Корейские исследователи разработали материал, который меняет свой цвет, когда вы меняете ток, протекающий через него.
• «Умные» солнцезащитные очки и защитные очки позволяют пользователям регулировать оттенок и цвет от Ханны Хики. Университет Вашингтона сегодня, 29 марта 2007 г. Как исследователи UW использовали электрохромные очки для разработки солнцезащитных очков, которые могут менять цвет или оттенок с помощью кнопки!
• Что такое электрохромный накладной ноготь?: The Guardian, 13 ноября 2003 г. : Испанские исследователи разработали электрохромные ногти, которые могут менять цвет при нажатии переключателя!
• Умное окно ждет вашей команды , Энн Айзенберг, The New York Times, 6 сентября 2001 г. Как электрохромные окна были развернуты на пассажирском реактивном самолете.

Более технический

• Тонкие пленки для применения в системах управления солнцем Сапна Шреста Кану и Рассел Бинионс, Proceedings: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 466, № 2113, 8 января 2010 г. Экологические преимущества электрохромных материалов и связанных с ними технологий.
• Новые электрохромные материалы Натали М. Роули и Роджера Дж. Мортимера, Science Progress, Vol. 85, № 3, 2002, стр. 243–262.
  Это хорошее (хотя и немного устаревшее) введение в электрохромную химию.
• Прогресс в области прочных и экономичных электрохромных оконных стекол, Н. Сбар и др., Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы, том 56, выпуски 3–4, 30 января 1999 г. , страницы 321–341.

Книги

• Электрохромные материалы и устройства Роджера Дж. Мортимера, Дэвида Р. Россейнски и Пола М.С. Монка (редакторы). John Wiley & Sons, 2015. Первая часть этой книги посвящена электрохромным материалам и их изготовлению; вторая часть охватывает практические приложения и тематические исследования.
• Электрохромизм: основы и приложения Пола М.С. Монка, Роджера Дж. Мортимера и Дэвида Р. Россейнски. John Wiley & Sons, 2008. Охватывает физику и химию электрохромизма и приложений, начиная от окон и заканчивая безопасностью.
• Электрохромные материалы и приложения: материалы Международного симпозиума, проведенного Алин Ружье и др. (редакторы). Электрохимическое общество, 2003 г. Большой сборник недавних докладов международной конференции по этой теме.

Каталожные номера

1. ↑   Электрохромизм был обнаружен в твердом оксиде вольфрама (WO3) в 1969 году доктором Сатьеном К. Деб,
   как описано в статье, опубликованной в Appl. Опц., доп. 3, 192, а позже вспоминается в
   Воспоминания об открытии электрохромных явлений в оксидах переходных металлов, материалах для солнечной энергетики и солнечных элементах
   Том 39, выпуски 2–4, декабрь 1995 г., стр. 191–201.
   Есть еще краткая история технологии в «Электрохромизме: основы и приложения» Пола М.С. Монка, Роджера Дж. Мортимера и Дэвида Р. Россеински. Джон Вили и сыновья, 2008 г., стр. 67.
2. ↑   Для получения дополнительной информации о виологенах см. «Глава 3: Электрохромные материалы и устройства на основе виологенов» в книге «Электрохромные материалы и устройства» Роджера Дж. Мортимера, Дэвида Р. Россеински и Пола М.С. Монка (ред.). Джон Вили и сыновья, 2015 г., стр. 57.
3. ↑   Наноструктуры обсуждаются в «Главе 9: Наноструктуры в электрохромных материалах» в книге «Электрохромные материалы и устройства» Роджера Дж. Мортимера, Дэвида Р. Россейнски и Пола М.С. Монка (редакторы). Джон Вили и сыновья, 2015 г., стр. 251.
4. ↑   Данные из «Технического паспорта Smart Tint», SmartTint, (без даты).
5. ↑   Цифра 98 процентов взята из
   Smart Windows: Energy Efficiency with a View, NREL Newsroom, 2010. На веб-сайте SmartTint указан показатель в 95 процентов только для блокировки инфракрасного излучения.
6. ↑   View указывает на 20-процентную экономию электроэнергии на освещение и ОВКВ и на 23-процентное снижение пиковой энергии охлаждения по сравнению с высокопроизводительными энергосберегающими окнами в
   [PDF] Энергетические преимущества View Dynamic Glass на рабочих местах, стр. 3.
7. ↑   Smart Windows: энергоэффективность с обзором, отдел новостей NREL, 2010 г.
8. ↑   Цены сильно различаются, но я думаю, что мои приблизительные цифры
   все еще в целом нормально. Я получил свои 1000 долларов за квадратный метр от NREL, в частности
   Умные окна: энергоэффективность с точки зрения Джо Верренджиа, Phys.org, 25 января 2010 г.
   1000 евро за квадратный метр указаны Г. Лефтериотисом, П. Яноулисом, 3.10 — Остекление и покрытия, In Comprehensive Renewable Energy , под редакцией Ali Sayigh, Elsevier Ltd, 2012.
9. ↑   Моя оценка жизни от
   Умные окна: энергоэффективность с точки зрения Джо Верренджиа, Phys.org, 25 января 2010 г.
   Более поздние онлайн-оценки, по-видимому, находятся в диапазоне 20–30 лет.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2011, 2022. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Smart Tint является зарегистрированным товарным знаком Smart Tint, Inc.

Halio является товарным знаком Kinestral Technologies, Inc.

Следуйте за нами

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.