Aktualne wydanie

SS-10-2018 okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG 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

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

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

 RODO

 

25575923 

  

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

 

 

Szkło aktywne
Data dodania: 03.06.13

     Szkło aktywne ze względu na swą niejednorodną budowę nazywane jest szkłem hybrydowym; ze względu na zmienność – szkłem dynamicznym, możliwość automatycznego reagowania na zmiany środowiska natomiast uprawnia ten materiał do nazwy „szkło inteligentne”. Czyste szkło jest bardzo prostym materiałem pochodzenia mineralnego, wytworzonym z wyjątkowo powszechnych i dzięki temu tanich surowców, w nieskomplikowanym procesie technologicznym. Szkło w naturalnych warunkach zewnętrznych, jak i wewnątrz budynków nie jest aktywne, cechuje je neutralność, nie wchodzi w reakcje chemiczne, nie rozpuszcza się. Dlatego właśnie jest znakomitym nośnikiem dla materiałów aktywnych, które mogą zostać naniesione na powierzchnię szkła w postaci powłok lub zamknięte w przestrzeni międzyszybowej szyby zespolonej.

 

 

2013-04-12-2

 

 

     W chwili obecnej znajdujemy się fazie intensywnych prac badawczo-rozwojowych R&D (research and development). Na całym świecie powstają prototypowe rozwiązania, pomysły przeszkleń, z których niektóre znajdują zastosowanie w pionierskich realizacjach. Pomysły na uaktywnienie szkła są bardzo różnorodne. Warto zwrócić uwagę na propozycję kanadyjską, czyli nanoszenie na powierzchnię szkła powłoki składającej się z mikrożaluzji. Mikrożaluzje działają identycznie jak standardowe żaluzje, można je zamykać i otwierać w zależności od potrzeb, z tą różnicą, że cały proces dzieje się w skali mikroskopowej.

 

 

 2013-04-12-4

 Fot. 1. Szkło aktywne jest w fazie badawczo-rozwojowej

 

 

     Do grupy szkieł aktywnych należy zaliczyć przeszklenia zintegrowane z cienkowarstwowymi ogniwami fotowoltaicznymi. Ogniwa stanowią w nich półprzezroczystą powłokę, której można nadać dowolną formę, przy zachowaniu podstawowej jej funkcji: zdolności wychwytywania energii słonecznej i przekazywania jej do systemu zasilania budynku. Cały czas trwają prace nad poprawą efektywności tego rozwiązania.

 

 

2013-04-12-1

Fot. 2. Szkło staje się aktywnym materiałem hybrydowym po napyleniu aktywnej powłoki lub po zamknięciu materiału aktywnego w przestrzeni międzyszybowej

 

 

     W Niemczech realizowany jest właśnie projekt przeszkleń bioreaktywnych. Jedna z fasad budynku mieszkalnego w Hamburgu wyposażona została w szyby zespolone, w których przestrzeń międzyszybową wypełnia zawiesina z algami. Żywe organizmy zostaną potraktowane jako producenci biomasy, a ta z kolei będzie wykorzystana do zasilania budynku w energię. Uroczyste otwarcie tej niekonwencjonalnej inwestycji planowane jest na kwiecień 2013 r. Niedługo powinny pojawić się pierwsze raporty dotyczące jej funkcjonowania.

 

 

 

2013-04-12-3

Fot. 3. Mikrożaluzje na powierzchni szkła

 

 

     Warto wspomnieć, że przeszklenia aktywne mogą służyć również do transmisji dźwięku i budowy nietypowych głośników.

 

   (...)

 

 

 

2013-04-13-1

Fot. 4. BIPV – szkło jako nośnik ogniw cienkowarstwowych

 

 

     Jednak przeszklenia aktywne w tej chwili to nie tylko prace w laboratoriach i krótkie prototypowe serie. Od pewnego czasu to również produkcja seryjna. Część szkieł aktywnych okazała się na tyle interesująca i obiecująca pod względem komercyjnym, że niektóre firmy zainwestowały w ich upowszechnienie i produkcję. Od dość dawna, bo od roku 1989, na rynku USA działa firma SAGE GLASS, która produkuje szkło elektrochromatyczne. Jeden z wiodących globalnych koncernów szklarskich SAINT-GOBAIN wydzielił markę zajmującą się szkłem aktywnym QUANTUM GLASS; tę decyzję podjęto niedawno, jesienią 2009 r.

 

 

2013-04-13-2

Fot. 5. Szkło aktywne służy nie tylko do regulowania przenikania promieniowania słonecznego ale również transmisji dźwięku

 

 

     Znacząca część szkieł aktywnych, możliwych do zastosowana w budynkach, ma ścisły związek z regulowaniem przepływu energii słonecznej do wnętrz budynków. Umożliwia blokowanie dostępu światła i promieniowania cieplnego emitowanego przez słońce i może przyczyniać się do poprawy bilansu energetycznego w budynkach. Budowa większości szkieł aktywnych opiera się na wykorzystaniu przewodzących powłok transparentnych, które po włączeniu zasilania, wzbudzają materiał aktywny. W przypadku coraz bardziej znanych przeszkleń elektrochromatycznych materiałem aktywnym jest zazwyczaj WO3 – tlenek wolframu, który zmienia zabarwienie szyby na ciemnoniebieskie. Przyciemniona szyba staje się barierą dla promieniowania słonecznego, zachowuje przy tym przezierność. Przyciemnianie odbywa się fazowo. Jedną z najnowszych realizacji firmy SAGE GLASS jest modernizacja świetlika w sali rady w Utrechcie w Holandii. Duży świetlik umieszczony nad stanowiskami zgromadzenia, był źródłem zbyt ostrego światła. Zastosowanie kolejnej jego warstwy wypełnionej przeszkleniem elektrochromatycznym rozwiązało wszelkie problemy z nasłonecznieniem wnętrza. Teraz w zależności od panującej aury, można regulować naturalne oświetlenie sali.

 

 

2013-04-13-4

Fot. 6. BIPV – szkło jako nośnik ogniw cienkowarstwowych

 

 

     Opracowano również inne typy przeszkleń zmieniających właściwości optyczne, jednak niektóre ich cechy utrudniają zastosowanie w budownictwie. Przykładem mogą być szkła gazochromatyczne, które wymagają tłoczenia różnych typów gazów do przestrzeni międzyszybowej, ich zadaniem jest inicjowanie zmiany zabarwienia substancji aktywnych w obecności dodatkowych katalizatorów. Wiele różnorodnych procesów w jednym przeszkleniu stawia pod znakiem zapytania trwałość takiego rozwiązania w dziesiątkach powiązanych szyb w dużej skali budynku.

 

 

2013-04-13-3a

Fot. 7. Szkło elektrochromatyczne w fazie ciemnienia

 

 

     Warto pamiętać o niewielkiej ilości dni słonecznych, jakich w ciągu roku możemy doświadczyć na terenie Polski. Raczej brakuje nam światła słonecznego i ciepła, dlatego warto sprawdzić czy inwestycja w fasadę czy okna elektrochromatyczne na kilkanaście dni w roku i kilka godzin w każdym z tych dni będzie uzasadniona pod względem ekonomicznym.

 

 

2013-04-13-5a

2013-04-13-5b

2013-04-13-5c

Fot. 8. Świetlik nad salą obrad ze szkła elektrochromatycznego firmy SAGE GLASS (Utrecht, Holandia)

 

 

     W naszym klimacie może upowszechnić się szkło grzewcze. W szkle grzewczym również zastosowana jest transparentna powłoka przewodnika i elektrody, które pobudzają aktywną powierzchnię do wypromieniowania ciepła. Szkło ogrzewa wnętrza w naturalny, równomierny sposób w szerokim zakresie temperatur. Najczęściej do zilustrowania działania tego typu przeszklenia wykorzystywana jest inwestycja, która powstała na północy Finlandii. W Laponii wybudowano nietypowy hotel – szklane igloo, zespół niewielkich budynków osłoniętych szklanymi kopułkami, wykonanymi ze szkła grzewczego. Przeszklenie zapewnia komfort cieplny w pokojach, jest idealną przezierną przegrodą do obserwowania największej atrakcji, jaką oferuje hotel, czyli zórz polarnych. Szkło ma dodatkową zaletę: rozpuszcza zalegający śnieg i nie występuje na nim kondensacja pary wodnej. Szkła grzewcze występują jako element szyb zespolonych dwukomorowych.

 

 

2013-04-14-1

Fot. 9. Szkło grzewcze w „szklanym igloo” (Finlandia)

 

 

     Interesująca realizacja powstała w Wielkiej Brytanii. Zbudowany w 2008 roku jednorodzinny budynek mieszkalny został wyposażony przez belgijską firmę GLAS CEYSSENS w 200 m2 przeszklenia grzewczego, które stanowi jedyne źródło ogrzewania w budynku. W domu nie ma grzejników, instalacji umożliwiającej cyrkulację czynnika grzewczego, są tylko przezroczyste szyby i instalacja elektryczna zgrabnie ukryta w profilach. Ogrzewanie funkcjonuje od kilku lat, właściciele są bardzo zadowoleni komfortu cieplnego, jaki wytwarza we wnętrzu domu i rocznego kosztu ogrzewania który wynosi ok. 4500,- zł. Nieznany jest koszt inwestycji, zapewne znaczący.

 

 

2013-04-14-2a

2013-04-14-2b

Fot. 10. Szkło grzewcze firmy GLAS CEYSSENS w jednorodzinnym budynku mieszkalnym (Wielka Brytania)

 

 

     Szkło o regulowanej przezierności – zdecydowanie najbardziej popularne i znane od bardzo dawna, biorąc pod uwagę całą 60-letnią historię współczesnych szyb float, bo od ponad 20 lat. Mimo że od momentu pierwszych zastosowań minęło już sporo czasu, zasada działania tego szkła potrafi jeszcze zaskoczyć osoby, które jeszcze się z nim nie spotkały. Szkło to staje się bardzo pożądane ze względu na wygodną własność – od stanu przeziernego przechodzi łatwo w stan nieprzezierny. Dzieje się to za pomocą folii LC (liquid crystal) z ciekłymi kryształami, które są dość nieuporządkowaną strukturą, a pod wpływem prądu tworzą równomierny i uporządkowany układ i szkło staje się przezroczyste. Szkło tego typu ma zastosowania wszędzie tam, gdzie funkcja wymaga czasowego osłaniania i zachowania prywatności, chętnie montowane jest w salach konferencyjnych, pokojach rozmów, czy hotelowych łazienkach. Raczej służy do zastosowań we wnętrzach budynków, choć już niektórzy producenci mają w ofercie ten typ szkła w odmianie wodoodpornej.

 

 

2013-04-14-3a1

2013-04-14-3b

Fot. 11. Szkło o zmiennej przezierności na stoisku firmy GLASSOLUTIONS na targach BUDMA 2013

 

 

     Nieco inaczej zachowują się podobne w działaniu przeszklenia SPD z drobinami zawieszonymi w przestrzeni międzyszybowej. W przypadku tych przeszkleń możliwa jest regulacja przezierności i uzyskiwanie innych zabarwień szkła niż kolor biały. Producenci deklarują, że szkło zachowuje swoje właściwości przez milion cykli. Oznacza to, że korzystać z udogodnień tego typu szyby można bez obaw wielokrotnie w ciągu dnia przez 100 lat, co przy trwałości współczesnych budynków jest limitem przesadnie dużym. Początkowo szkło tego typu było dość nietrwałe, ciągle jest bardzo drogie. Szkło tego typu wytwarzane jest w Polsce w zakładzie GLASSOLUTIONS w Pruszkowie należącym do koncernu SAINT-GOBAIN.

 

2013-04-15-1

Fot. 12. Szkło z diodami LED

 

 

     Kolejna aktywna technologia to umieszczanie oświetlania LED na powłoce transparentnego przewodnika w szybach. Szkło wyposażone w sterowane, zmieniające barwy punkty świetle możne pełnić funkcję zewnętrznego i wewnętrznego oświetlenia budynku lub, w bardziej skomplikowanej formie, aktywnie zmieniającej się powłoki, źródła informacji wizualnej w fasadach medialnych. Największa zrealizowana obecnie fasada medialna znajduje się w Arabii Saudyjskiej. W przeszklenie aktywne zawierające 5 mln diod LED wyposażono 3 fasady wysokościowca King’s Road Tower. Prace projektowe i próby przed ostatecznym uruchomieniem fasady trwały wiele miesięcy. Ta i wiele innych mniejszych realizacji na świecie jest źródłem przekazu wizualnego na całą sąsiadującą okolicę. To, co nieodmiennie dziwi to fakt, że cały ten technologiczny teatr buduje się tylko po to, aby na monstrualnym ekranie wyświetlić rozwijający się kwiatek czy pulsującą życiem rafę koralową, stworzyć iluzję natury, bo właśnie obrazy z natury obok przekazów reklamowych są jednymi z najpopularniejszych motywów. Przeszklenie zbudowane ze szkła aktywnego i jednocześnie interaktywnego to zamierzenie już realizowane w wielu miejscach na świecie. Jest również tematem produktu eksperymentalnego firmy PHILIPS. Aktywna szyba wystawowa, która śledzi klienta wyświetla mu informacje o produkcie i oczywiście zachęca do zakupu.

 

 

2013-04-15-2

Fot. 13. Szkło z diodami LED. Multimedialna fasada King’s Road Tower w Arabii Saudyjskiej

 

 

     W technologii aktywnej dostarczonej przez firmę ADUMA (granice między technologiami aktywnymi w szkle zaczynają być nieostre i trudno stwierdzić czy coś jeszcze jest szkłem, czy już jest ekranem ze szklaną osłoną) skonstruowano ścianę interaktywną w części handlowej Sky Tower we Wrocławiu. Ściana o powierzchni 30 m2 jest źródłem informacji i interaktywnej rozrywki dla użytkowników budynku.

 

 

2013-04-15-3

Fot. 14. Interaktywne przeszklenie w witrynie sklepowej – prototyp firmy PHILIPS

 

 

     W chwili obecnej szkło aktywne nie działa bez rozbudowanego systemu zasilania, czyli instalacji elektrycznej. Nie można zapominać, że pomiędzy szybami w profilach znajdują się kilometry kabli, które doprowadzone są do źródła zasilania w pomieszczeniach technicznych ukrytych w budynkach. Instalacja elektryczna, choć na pierwszy rzut oka niewidoczna bo zauważamy tylko błyszczącą, gładką szybę, jest integralną częścią przeszkleń aktywnych.

 

 

2013-04-15-4

Fot. 15. Szklana przegroda interaktywna. Firmy ADUMA Szkło jest tu jednym z równorzędnych elementów obok źródła zasilania, instalacji elektrycznej, oprogramowania (Sky Tower, Wrocław)

 

 

     Przeszklenia aktywne to ciągle znikoma część rynku. Na moment trzeba zatrzymać się przy obowiązującym standardzie przeszkleń, którym odpowiadają prawie wszystkie zamontowane obecnie okna, fasady czy świetliki. Szkło, z którego zbudowane są najpopularniejsze szyby zespolone jednokomorowe, do których ostatnio dołączają zespolenia dwukomorowe, zapewnia izolację termiczną, akustyczną i szczelność przegród na bardzo dobrym poziomie, wystarczającym aby sprostać coraz surowszym normom w tym zakresie. Po zamontowaniu konwencjonalnego, statycznego szkła można z dużym prawdopodobieństwem założyć, że bez większych nakładów eksploatacyjnych posłuży wiele dziesięcioleci. Ponieważ od budynków wymagamy coraz więcej, upowszechnienie szkieł aktywnych jest kwestią czasu. Trzeba zwrócić uwagę na konsekwencje dla inwestorów, projektantów i użytkowników budynków wynikające ze stosowania szkła aktywnego. Szkło aktywne jest materiałem wymagającym pracy zespołu interdyscyplinarnego w fazie projektowej, wykonawczej i w trakcie eksploatacji. Kluczowe dla funkcjonowania szkła aktywnego etapy montażu wykonuje elektryk, system operacyjny zawiadujący działaniem całości opracowuje informatyk. Obie profesje nie są obecnie kojarzone z szybami. Rozległe zespoły powiązanych ze sobą szyb aktywnych, reagujących na zmiany nasłonecznienia i czynniki generowane wewnątrz budynków wymagają włączenia w system zarządzania budynkiem, aby ich aktywność mogła być monitorowana. Obsługa budynków, a nie projektowanie wraz z realizacją, może w efekcie stać się najbardziej kosztowną częścią inwestycji. W tej chwili barierą nie do pokonania w przypadku większości inwestycji jest cena przeszkleń aktywnych. Cena metra kwadratowego szkła aktywnego jest stukrotnie wyższa od ceny zwykłej szyby.

mgr inż. arch. Sylwia Melon-Szypulska

 

 

patrz też: 

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

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 4/2013

 

 

 

01 chik
01 chik