Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 09 okladka

 

       9/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

  

 ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Inteligentne szkło do inteligentnych budynków. Część 1
Data dodania: 21.03.19

Szkło na przestrzeni lat zmieniało swoją rolę w budownictwie Najpierw pełniło funkcje dekoracyjne, następnie oświetleniowe i ochronne, współcześnie dochodząc do budowlanych form szklanych aktywnie zmieniających swoje właściwości.

 

 

 2019 03 36 1

Schemat działania szkła termochromowego (fot. Suntuitive Dynamic Glass)

 

Nowoczesne szkło popularne dzisiaj – z powłokami funkcyjnymi

Powłoki funkcyjne nakładane na szkło: termoizolacyjne (niskoemisyjne), przeciwsłoneczne (refleksyjne, selektywne), mają niezmienne właściwości, więc szkło z takimi powłokami nazywane jest często szkłem pasywnym.

 

Szyby takie mocno przyczyniają się do poprawy efektywności energetycznej budynków. Powłoki niskoemisyjne – uniemożliwiając ucieczkę ciepła z pomieszczeń, zmniejszają koszty ogrzewania w zimie, a powłoki przeciwsłoneczne – chroniąc przed zbyt intensywnym promieniowaniem słonecznym w lecie i niedopuszczając do przegrzewania się pomieszczeń – obniżają koszty klimatyzacji w lecie.

 

Powłoki selektywne łączą w sobie zalety powłok niskoemisyjnych i przeciwsłonecznych.

 

Powłoki funkcyjne są też elementem, który przyczynił się do niesamowitego skoku technologicznego w zakresie termoizolacyjności oszklenia.

 

Dzięki nim możliwe stało się przejście od szyb pojedynczych o spółczynniku Ug=5,7 W/m2K, do szyb zespolonych dwukomorowych np. 4/18/4/18/4 o Ug=0,5 W/m2K, które w niektórych krajach stają się standardowym oszkleniem, a dostępne są już szyby o współczynniku Ug=0,3 W/m2K.

 

Niestety, powłoki funkcyjne chociaż mają wiele zalet, to – szczególnie powłoki przeciwsłoneczne – posiadają również pewną wadę: zmniejszają ilość naturalnego światła, które dociera do wnętrza pomieszczeń.

 

Niekorzystne jest też to, że uniemożliwiają spełnienie zmiennych wymagań, np. dotyczących współczynnika g (w lecie, wg Warunków Technicznych powinien być spełniony warunek g≤0,35, a w zimie, wg zaleceń dla budownictwa pasywnego, powinien być spełniony warunek g>0,5).

 

Receptą na to może być szkło aktywne, o dynamicznie zmieniających się właściwościach optycznych, a inne rodzaje szkła aktywnego zaspokoją inne potrzeby użytkowników.

 

2019 03 36 2 

Szkło termochromowe: jasne (po lewej) i przyciemnione (po prawej) (fot. Pilkington Suncool Dynamic)

 


Nowoczesne szkło jutra – szkło aktywne

Funkcje i właściwości szkła ulegają fundamentalnym zmianom, które zamieniają ten niegdyś pasywny materiał w produkt wielofunkcyjny i interaktywny, zdolny do wywoływania przełomowych zmian i rozwoju w architekturze, a także w wielu innych branżach zaawansowanych technologii (high-tech).

 

Nowoczesne, szklane fasady, nie są już ograniczone tylko do zapewnienia optymalnej izolacji termicznej i akustycznej. Szklane powierzchnie fasad mogą być aktywowane przez odpowiednie aplikacje i powłoki – ręcznie lub automatycznie – za pomocą czujników, jednostek sterujących i systemów automatyki budynku.

 

Szkło aktywne, zwane też dynamicznym lub inteligentnym, wprowadza nas w świat jutra, gdzie jego właściwości będą mogły być kontrolowane i modyfikowane, na bieżąco dostosowując się do potrzeb użytkownika.

 

Szyby aktywne zmieniają swoje właściwości fizyczne (np. przejrzystość, zabarwienie, temperaturę) pod wpływem bodźca zewnętrznego. Szyby te charakteryzują się też zdolnością reagowania na zmienne warunki panujące w otoczeniu.

 

Zmiany właściwości szyb aktywnych są bardzo szybkie i przewidywalne, a wywołuje je określony impuls np. termiczny, elektryczny, mechaniczny, chemiczny.

 

Rodzaj zmiany i bodziec są zawarte w dwuczłonowej nazwie takich szyb, przykładowo: termochromowe – zmieniają kolor na skutek zmiany temperatury, elektroluminescencyjne zaczynają świecić pod wpływem napięcia elektrycznego, a piezoelektryczne wytwarzają prąd poddane oddziaływaniu mechanicznemu.

 

Szyby o zmiennych właściwościach optycznych

Coraz częściej znajdują zastosowanie w szklanej architekturze szyby zmieniające kolor lub stopień przezroczystości pod wpływem określonych czynników.

 

Niektóre z nich reagują na zmiany w środowisku samoczynnie, np. pod wpływem światła (szkło fotochromowe) lub ciepła (szkło termochromowe) zmieniają kolor. Początkowo szkła takie nie miały zastosowania w budownictwie ze względu na brak kontroli nad samoczynnymi zmianami oraz fakt, że reakcje tych materiałów trudno było dokładnie dostować do określonych temperatur.

 

(...)

 

(...)

 

Szkło fotochromowe jest obecnie głównie stosowane w okulistyce, np. w okularach przeciwsłonecznych, gdzie zastosowano powłoki fotochromatyczne, które są aktywne na pasmo ultrafioletu.

 

Przepuszczalność światła maleje automatycznie na skutek wyeksponowania na ultrafiolet lub krótkofalowe pasmo światła widzialnego. Powrót do fazy neutralnej (stanu przeźroczystości) następuje po odcięciu dopływu powyższego pasma światła na powierzchnię szklenia.


Proces fotochromatyczny oparty jest zwykle na odwracalnej przemianie zachodzącej we wbudowanych kryształkach halogenku srebra. Zaletą szklenia fotochromatycznewgo jest wysoka trwałość (zachowanie oryginalnego koloru) i odporność na związki chemiczne.

 

Szkło termochromowe pierwsze praktyczne zastosowanie miało w butelkach dla niemowląt, które zmieniały kolor, gdy ich zawartość osiągała temperaturę umożliwiającą picie przez dziecko. Ale obecnie szyby termochromowe są też używane w architekturze, wykorzystując powłoki aktywne temperaturowo, tj. wrażliwe na pasmo podczerwieni.

 

Powłoki te mają zdolność automatycznej kontroli przepuszczalności światła poprzez odwracalne zmiany fizyczne, które są wywołane zmianą temperatury. Temperatura aktywacji ustalana jest podczas produkcji i później nie ma możliwości dokonania żadnych zmian tej właściwości. Powłoki termotropowe działają w zakresie całego widma słonecznego, zmieniając stan od przejrzystego i przepuszczającego światło do nieprzepuszczalnego.

 

Przy niższych temperaturach zestaw ten jest jednorodny i silnie przejrzysty, podczas gdy w wyższej temperaturze następuje samoczynne ściemnienie szklenia. Szyby termochromowe są stosowane jako elementy szyb zespolonych, służące do ochrony przeciwsłonecznej. Ponieważ transmisja szkła dostosowuje się samoczynnie w sposób ciągły do różnych temperatur, uzyskuje się naturalną równowagę umożliwiającą maksymalne wykorzystanie światła dziennego.

 

 2019 03 36 3

Schemat budowy szkła elektrochromowego

 

2019 03 36 4

Przepływ jonów w szkle elektrochromowym (fot. Wikipedia)

 

 

Szkło o przezierności sterowanej elektrycznie 

Coraz bardziej staje się też popularne szkło, w którym zmianę właściwości optycznych uzyskuje się za pomocą sterowania elektrycznego.

 

2019 03 36 5 

Schemat budowy szkła elektrochromowego (fot. Saint-Gobain Glass)

 

2019 03 36 6

Schemat działania szkła elektrochromowego

 

 

Najczęściej stosowane są:
szyby elektrochromatyczne (elektrochromowe) ECD (electrochromic devices). które zachowują w dużym zakresie transparentność, a pod wpływem napięcia elektrycznego szyba zmienia kolor na niebieski i staje się ciemniejsza.

 

Intensywności zabarwienia jest sterowana elektrycznie. Umożliwia dostosowanie poziomu doświetlenia pomieszczenia światłem słonecznym oraz ilości ciepła skierowanego do wnętrza w zależności od potrzeb użytkownika

 

Szklenie elektrochromowe wpisuje się w obecny trend architektoniczny wykorzystujący duże szklenia, a przy okazji daje niezwykłą funkcjonalność, pozwalającą na dowolne zmiany przejrzystości szyb. Współczesne metropolie przypominają labirynt ogromnych, szklanych biurowców, w których pracują tysiące ludzi.

 

Spędzają oni w zamkniętych pomieszczeniach całe dnie, dlatego tak ważne jest dostarczenie im wystarczającej dawki światła. Jego niedobór w dłuższej perspektywie może prowadzić do uczucia senności czy też pogorszenia samopoczucia.

 

W związku z tym architekci starają się projektować duże, szklane konstrukcje, przez które do wnętrza dostawać się będzie jak najwięcej światła dziennego. Całkowita przejrzystość elewacji powoduje jednak, że stanowią one coraz słabszą osłonę przed nasłonecznieniem, które w niektórych sytuacjach bywa niepożądane. Tradycyjnie stosowane żaluzje i rolety niemal zupełnie izolują wnętrze budynku od naturalnego światła i nie zawsze są komfortowe w użyciu.

 

Szkło elektrochromowe pozwala na przyciemnienie szklenia budynku do optymalnej przezierności wymaganej w danym momencie. Szklenie elektrochromowe niweluje dokuczliwe ciepło i silne promienie słoneczne, a zarazem nie pozbawia osób wewnątrz budynku dostępu do naturalnego światła, jak to ma miejsce

 

 

w przypadku tradycyjnych osłon okiennych. Pozwala również na tworzenie dużych konstrukcji dachowych i elewacyjnych w pełni wykonanych ze szkła, które wpisują się w najnowsze trendy architektoniczne oraz umożliwia realizacje ambitnych koncepcji projektantów.

 

2019 03 36 7 

Porównanie pomieszczenia z ochroną przeciwłoneczną za pomocą zaluzji i szkła elektrochromowego (fot. SAGE Electrochromics)

 

 2019 03 36 8

Szkło elektrochromowe – kolejne fazy przyciemnienia (for. SAGE Electrochromics)

 

2019 03 36 9 

Pomieszczenie ze szkłem elektrochromaowym (for. SAGE Electrochromics)

 


Najlepsi z nich już na etapie projektowania budynków starają się zaaranżować przestrzeń w taki sposób, aby naturalne światło odgrywało w nim autonomiczną rolę. Szkło to rozszerza wachlarz możliwości, jakie otrzymuje architekt, ponieważ za sprawą szklenia elektrochromowego można dowolnie ingerować, które partie budynku przyciemnić w danym momencie.

 

Duży dostęp do naturalnego światła jest szczególnie ważny w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu człowieka i pozwala utrzymać dobre samopoczucie oraz koncentrację ludzi pracujących w pomieszczeniach. Szklenie elektrochromowe zapewnia o ok. 20% jaśniejsze wnętrza klas szkolnych czy bibliotek, co pomaga w lepszym przyswajaniu informacji.

 

Potwierdzają to wyniki badań wskazujące, że uczniowie znajdujący się w pomieszczenia lepiej oświetlonych uczą się szybciej o niemal 25%. Szyby elektrochromowe chronią ponadto przed oślepiającym słońcem oraz zbytnim nagrzaniem wnętrza. Ich montaż w szpitalach i budynkach o zastosowaniu medycznym pozwala utrzymać optymalne warunki do lepszej kuracji znajdujących się w nich pacjentów.

 

 2019 03 36 10

Schemet budowy szkła SPD (suspended particie devices)

 

 

– szyby SPD (suspended particie devices) – szyba z przezroczystej staje się matowa i nieprzezierna, z szarym odcieniem. Między dwiema taflami szkła znajduje się warstwa z zawiesiną cząstek polarnych.

  

Gdy nie ma przyłożonego napięcia elektrycznego cząstki są swobodnie ułożone i szyba jest nieprzejrzysta, po przyłożeniu napięcia elektrycznego cząstki ulegają uporządkowaniu i szyba staje się przejrzysta

 

2019 03 36 11

Schemet budowy szyby ciekłokrystalicznej LCD (liquid crystal devices)

 

– szyby ciekłokrystaliczne LCD (liquid crystal devices)  – szyba z przezroczystej staje się matowa i nieprzezierna, z mlecznym odcieniem. Między dwiema taflami szkła znajduje się warstwa z ciekłymi kryształami.

 

Gdy nie ma przyłożonego napięcia elektrycznego kryształy są losowo rozrzucone i szyba jest nieprzejrzysta, po przyłożeniu napięcia elektrycznego kryształy cząstki ulegają uporządkowaniu i szyba staje się przejrzysta. Jest to rozwiązanie, wykorzystywane do zarządzania przestrzenią poprzez możliwość sterowania transparentnością. Może też być stosowane w przeszkleniach ścian wewnętrznych dla zapewnienia intymności osób przebywających w pomieszczeniu, np. w szpitalach.

 

Szyby te po wyłączeniu napięcia elektrycznego stają się całkowicie przezroczyste, tworząc “prawie niedostrzegalne” przegrody, których stosowanie charakteryzuje współczesną architekturę. Stają się więc elementem współtworzącym przyjazne człowiekowi, komfortowe środowisko wnętrza.

 

Szkło takie można wstawić w oknach i sterując napięciem elektrycznym kontrolować stopień transmisji światła (a tym samym i ciepła) przez szyby okienne – zapewni to w lecie ochronę przed przegrzewaniem pomieszczeń (zmniejszone koszty klimatyzacji) i ochronę przed oślepianiem zbyt intensywnymi promieniami słonecznymi.

 

2019 03 36 12 

Schemet budowy szyby laminowanej z folią ciekłokrystaliczną LCD (fot. Saint-Gobain Glass)

 

2019 03 36 16

Szkło switchable Priva Lite w podłodze szklanej (fot. Saint-Gobain Glass)

 

 2019 03 36 17

Szkło switchable Priva Lite w ściance działowej (fot. Saint-Gobain Glass) 

 


Szkło o przezierności sterowanej elektrycznie ułatwia także utrzymane wnętrz w najwyższej czystości i zapewnienie ochrony przed rozpowszechnianiem się zarazków (szczególnie jest to ważne dla placówek służby zdrowia).

 

Eliminuje bowiem potrzebę stosowania tradycyjnych rolet i żaluzji, charakterystycznych dla minionej epoki, niezwykle trudnych do czyszczenia, które zatrzymywały kurz, brud oraz stanowiły siedliska bakterii. Innym jego zastosowaniem może być funkcjonowanie jako ekran do projekcji filmów lub zdjęć. Możliwe jest wyświetlanie obrazów z projektora umieszczonego z przodu bądź z tyłu powstałego w ten sposób ekranu.

 

 2019 03 36 14

Szkło z ekranem LCD w szybie okiennej (fot. Drutex)

 


Rozwinięciem idei wykorzystania ciekłych kryształów jest transparentny wyświetlacz ciekłokrystaliczny LCD (liquid-crystal display) wyświetlający obraz, którego zasada działania oparta jest na zmianie polaryzacji światła na skutek zmian orientacji cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego.

 

Taki ekran LCD może być umieszczony wewnątrz okiennej szyby zespolonej, która chroni wyświetlacz przez wpływem czynników zewnętrznych. Ten innowacyjny produkt multimedialny może pełnić rolę ekranu komputerowego lub funkcjonować jak “stacjonarny” tablet, powiększając liczbę funkcjonalności domowego okna.

 

Do takiego okna można podłączyć pendrive lub dysk przenośny z danymi multimedialnymi, klawiaturę oraz myszkę. Istnieje również opcja wykorzystania domowej sieci komputerowej celem podłączenia okna do Internetu, co stwarza zupełnie nowe możliwości: pozwala na oglądanie filmów, galerii zdjęć, czy przeglądanie informacji w popularnych kanałach internetowych podczas codziennych czynności.

 

Ekran okienny może też pełnić rolę wirtualnych żaluzji czy markiz chroniących przed zbyt intensywnym światłem i zacieniający pomieszczenia dla jeszcze większego komfortu użytkowników.

 

A w czasie intensywnej ulewy można wyświetlić na ekranie widok tropikalnej plaży, w wyniku czego staje się możliwe wywoływanie niezwykłych emocji i kształtowanie zewnętrznych przestrzeni bez ograniczeń spowodowanych uwarunkowaniami geograficznymi, czy też lokalnymi czynnikami środowiska.

 

 

2019 03 36 13 

Lustro z ekranem w łazience lub salonie (fot. Pro Display)

 

 2019 03 36 15

Lustro z ekranem w sklepie (fot. Pro Display)

 

 

Opracowano również produkty szklane pokryte wysokorefleksyjną powłoką lustrzaną, idealne do ukrywania cyfrowych wyświetlaczy i ekranów wideo, które po wyłączeniu ukryte są za lustrem. Po włączeniu wyświetlacza szkło pozwala na wyświetlenie obrazu.

 

W niedalekiej przyszłości będziemy kontrolować nawigację wyświetlaną na przedniej szybie naszego samosterującego auta, oglądać filmy podczas jazdy, czytać otrzymywane wiadomości lub interaktywnie wysyłać wiadomości za pomocą e-maili. Dzięki wielofunkcyjnemu i interaktywnemu szkłu architektura i technologia będą się łączyć, podobnie jak przy projektowaniu dóbr konsumpcyjnych z dodatkowymi interaktywnymi funkcjami.

 

Będzie je można spotkać w autobusach, pociągach lub samolotach, w gospodarstwach domowych, w rozrywce czy w branży multimedialnej. Smartfony i tablety w połączeniu ze szkłem interaktywnym będą służyć jako elementy sterujące dla szerokiej gamy aplikacji i produktów.

 

„Inteligentne” szkło jest już rzeczywistością w niektórych filmach s-f. Rano, gdy tylko wstaniesz, najważniejsze wiadomości dnia mogą być wyświetlane na lustrze w łazience, w kabinie prysznicowej lub na szklanych frontach kuchni. Obrazy są zmieniane przez „dotykowe przesuwanie” na ekranie lub przez polecenia głosowe.

 

 

(...)

 

 

 

Tadeusz Michałowski

 

 

patrz też: 

 

- Inteligentne szkło do inteligentnych budynków. Część 2 , Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 4/2019


- Inteligentne szkło do inteligentnych budynków. Część 1 , Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 3/2019

 

Powłoki funkcyjne na szkła przemysłowe, Elżbieta Żelazowska, Paweł Pichniarczyk, Świat Szkła 1/2015

 

O nowych gatunkach szkła w Japonii Część 1, Ewa Maria Kido, Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 10/2014

 

Szkło o zmiennej przezierności, Tadeusz Michałowski, Świat Szkła Wydanie 04/2013

 

Szkło aktywne, Sylwia Melon-Szypulska , Świat Szkła 04/2013

 

oraz 

 

Inteligentne szkło – polska innowacja w branży szklarskiej , Świat Szkła 03/2018

 

Szkło interaktywne , Brigitte Küppers, Świat Szkła 06/2016

 

Emisyjność a szkła powlekane niskoemisyjne Część 4: Zastosowania , Elżbieta Żelazowska, Świat Szkła 01/2014

 

- Emisyjność a szkła powlekane niskoemisyjne Część 3 Zastosowania , Elżbieta Żelazowska. Świat Szkła 12/2013  

- Emisyjność a szkła powlekane niskoemisyjne Część 2 , Elżbieta Żelazowska. Świat Szkła 11/2013  

- Emisyjność a szkła powlekane niskoemisyjne Część 1 , Elżbieta Żelazowska. Świat Szkła 6/2013  

- Techniki wytwarzania powłok na szkle: metoda zol-żel , Aneta Bąk, Świat Szkła 1/2012

- Techniki wytwarzania powłok na szkle - proces on-line , Aneta Bąk, Świat Szkła 10/2011

Powłoki funkcyjne na szkle - rodzaje, właściwości, perspektywy rozwoju , Marek Nocuń, Świat Szkła 1/2010 

 

Transparentne powłoki przewodzące , Marek Nocuń, Świat Szkła 5/2008

 

Powłoki żelowe na szkle. Część 1,  Maria Łączka, Agnieszka Terczyńska, Katarzyna Cholewa-Kowalska, Świat Szkła 9/2008

 

Powłoki żelowe na szkle. Część 2,  Maria Łączka, Agnieszka Terczyńska, Katarzyna Cholewa-Kowalska, Świat Szkła 11/2008

 

Szkło termotropowe i fotochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2007 

 

 

Szklenie gazochromatyczne w architekturze , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2007 

 

 

Własności szkieł fotochromowych , Świat Szkła - portal 

 

Interaktywne, adaptacyjne, multimedialne – elewacje przyszłości , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 4/2007

 

Możliwości technologiczne szkła a poszukiwanie rozwiązań proekologicznych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 2/2007

 

Wielowarstwowe elewacje przeszklone a koncepcja przegrody interaktywnej ,  Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2007 

 

- Szkło powlekane na elewacjach - rodzaje i funkcje powłok , Elzbieta Żelazowska, Świat Szkła 11/2003

 

- Przeszklenia regulowane - Część 1 , Peter Nitz, Andreas Wagner, Świat Szkła 11/2003 

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 3/2019

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik