|
"Inteligentne” szkło jest już rzeczywistością, która dogoniła filmy 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.
To wszystko umożliwiły technologie szkieł o przezierności sterowaniej elektrycznie. To jednak nie jedyne szklane technologie przyszłości, zadomawiające się w naszym życiu.
Szyby ogrzewane elektrycznie
Są to szyby jedno- lub dwukomorowe z transparentną powłoką metaliczną nałożoną na szybie wewnętrznej. Powłoka ta jest bardzo cienka, a więc niewidoczna, a jednocześnie może przewodzić prąd elektryczny i emitować ciepło całą powierzchnią powłoki.
Szyby o dużych powierzchniach dostarczą pomieszczeniu łagodnego i równomiernego ciepła. Dzięki metalicznym powłokom grzejnym każda powierzchnia szklana może stać się grzejnikiem, a przez automatyczne elementy sterujące dopływem prądu elektrycznego może stać się elementem Inteligentnego Budynku.
Schemat budowy szkła „grzejnego” (fot. Saint-Gobain Glass)
Szyby takie stają się zintegrowanymi, niewidocznymi panelami grzewczymi. Zapewniają komfort termiczny wewnątrz pomieszczeń, poprzez wyeliminowanie efektu zimnego okna. Jest rozwiązaniem bardzo estetycznym, emitującym ciepło poprzez promieniowanie, podobnie do ciepła słonecznego. Umożliwia odczuwanie zwiększonej przestrzeni i niezakłoconej swobody we wnętrzu, gdyż brak tradycyjnych grzejników pozwala na inną aranżację pomieszczenia.
Zastosowanie szkła „grzejnego” w dachach szklanych (fot. Saint-Gobain Glass)
Ta technologia grzania nie generuje ruchu powietrza, dzięki czemu nie wzbudza kurzu, co jest idealnym rozwiązaniem dla alergików. Jednocześnie ogrzewanie szyby gwarantuje także funkcję antykondensacyjną (na ciepłej szybie nie skrapla się para wodna), co daje niezakłócony widok na otoczenie domu.
Szyba ogrzewana zastosowana w oknie połaciowym czy szklanym dachu stopi zalegający śnieg, co gwarantuje ochronę sprawności zewnętrznych rolet zagrożonych uszkodzeniem w wyniku oblodzenia, a także zapewni niezakłócone widoki nawet przy śnieżnej zimie.
Szyby z elementami emitującymi światło
Innym przejawem reakcji szkła na bodziec zewnętrznynjest emisja światła, wykorzystująca efekt luminescencji – zjawisko emitowania światła przez wzbudzony atom lub cząsteczkę. Najczęściej stosowane w architekturze są materiały fotoluminescencyjne reagujące na światło słoneczne i elektroluminescencyjne reagujące na prąd elektryczny.
Powłoki malarskie fosforescencyjne lub fluoroscencyjne mogą być nakładane na szkło i stosowane do wyświetlana w nocy napisów informacyjnych lub ostrzegawczych. Takie świececnie może trwać wiele godzin.
Fasada miedialna z diodami LED
Podejmowane są również działania w celu opracowywania powłok luminescencyjnych, które przekształcają okna i fasady w wielkopowierzchniowe urządzenia wytwarzające energię elektryczną, wykorzystując całą szklaną powierzchnię fasad do pochłaniania energii słonecznej i przekształcenia jej w czystą energię elektryczną. Okna te mają działać na zasadzie luminescencyjnego koncentratora słonecznego (LSC).
To urządzenie do koncentracji energii słonecznej, zbierające światło słoneczne z dużych powierzchni szyb, pokrytych barwnikami organicznymi lub nanomateriałami nieorganicznymi, bedącymi tzw. centrami luminescencyjnymi. Zaabsorbowane przez nie światło słoneczne powoduje, że wytwarzają promieniowanie świetlne, przekazywane następnie między powierzchniami szyby ku jej krawędziom, gdzie zintegrowane ogniwa fotowoltaiczne przetwarzają je na energię elektryczną.
Dla wytworzenia powyższych powłok luminescencyjnych, opracowano dwie techniki ich osadzania: napylanie magnetronowe (nanomateriały nieorganiczne)b i powlekanie związkami fosforu metodami malarskimi (barwniki organiczne). Powłoki te pochłaniają szerokie widmo słoneczne (od UV , poprzez światło widzialne, aż do bliskiej podczerwieni NIR), jak również skoncentrowaną emisję w obszarze bliskiej podczerwieni, co pozwala na prawie całkowity brak absorpcji w bezbarwnym, przezroczystym
szkle.
Fasada miedialna z diodami LED
Najbardziej powszechnym wśród materiałów elektroluminescencyjnych są diody LED. Mogą być one umieszczone między taflami szkła laminowanego i stać się elementem do projektowania medialnych, szklanych fasad, na powierzchni których mogą być wyświetlane dowolne nieruchome i ruchome kolorowe obrazy, filmy, teksty informacyjne lub reklamowe.
Diody te charakteryzują się dużą jasnością światła przy niskim poborze prądu, niskiej emisji ciepła i krótkim czasie reakcji na impuls, co zapewnia płynne wyświetlanie ruchomych obrazów. Rozwijana jest tez technologia nowej generacji diod bazująca na półprzewodnikach polimerowych (OLED). Integracja coraz szerzej dostępnych cienkich folii szklanych, które łatwo poddają się gięciu (szkło takie można nawet zwijać w rolkę) z diodami OLED, zwiększy możliwości ich stosowania w architekturze.
Szyby produkujące energię elektryczną
Dostępne są materiały zdolne do wytwarzania energii elektrycznej w wyniku działania określonych czynników, np. światła, temperatury, oddziaływań mechanicznych. Najbardziej znanymi wyrobami z tej grupy są ogniwa fotowoltaiczne produkujące prąd elektryczny z wykorzystaniem promieniowania słonecznego (energii słonecznej).
Najwydajniejsze ogniwa fotowoltaiczne są nieprzezroczyste i w architekturze mogą być wykorzystywane również jako wyroby przeciwsłoneczne i zacieniające, gdy są elementem np. żaluzji szklanych stosowanych jako łamacze światła na fasadach lub żaluzji fotowoltaicznych umieszczonych wewnątrz szyby zespolonej.
(...)
(...)
Zasada działania szkła z produkującego energię elektryczną z tzw. kropkami kwantowymi
Wyroby nowej generacji to transparentne szyby z ogniwami PV, także barwione w szerokiej gamie kolorów. Istnieją już ogniwa PV w formie transparentnej elastycznej folii do stosowania w szkle laminowanym.
Taka folia pozwala na użycie ogniw PV w szkle giętym, co jeszcze bardziej zwiększa kreatywność projektową architekta. Transparentne ogniwa PV pozwalają zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na budynki z zerową emisją CO2 i najniższymi rachunkami za energię. Są one często stosowane do bezpośredniego zasilania elektrycznego fasad multimedialnych z diodami LED.
Ostatnim osiągnięciem w tym zakresie jest bezbarwne ogniwo PV zdolne do produkcji energii elektrycznej. Transparentne szyby PV mogą być stosowane na fasadach, jako balustrady całoszklane, daszki szklane, a te o największej przejrzystości również jako szyby okienne. Powłoki samoczyszczące i antyrefleksyjne na szybach PV pomagają zwiększyć ich wydajność w wytwarzaniu energii elektrycznej.
Szyba z transparentnymi ogniwami fotowoltaicznymi (fot. HELIATEK)
Prowadzone są również prace nad zintegrowaniem elementów piezoelektrycznych w szkle laminowanym i wykorzystanie takich wyrobów do produkcji energii elektrycznej pod wpływem oddziaływań mechanicznych (materiały piezoelektryczne mogą przekształcać energię mechaniczną w energię elektryczną i odwrotnie).
Są już przykłady zastosowania takiego szkła na podłodze w dyskotece i w ciągu pieszym na lotnisku, gdzie chodzący ludzie byli „źródłem” energii elektrycznej.
Szkło z elementami piezoelektrycznymi jako szklana podłoga w dyskotece
Są też prowadzone badania nad wykorzystaniem energii mechanicznej, którą może dostarczyć wiatr do produkcji energii elektrycznej – wówczas takie przeszklone elementy mogłyby być mocowane na elewacji.
Schemat działania polaryzatora (fot. Wikipedia)
Szyby wykorzystujące efekt polaryzacji światła
Polaryzacja to właściwość fali poprzecznej – przykladowo elektromagnetycznej jaką jest światło – dotycząca uporządkowanej relacji między kierunkiem oscylacji, a kierunkiem rozchodzenia się fali. W poprzecznej fali niespolaryzowanej oscylacje zachodzą z jednakową amplitudą we wszystkich kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali.
Schemat działania szyby z warstwami folii polaryzacyjnej (fot. VG Smart Glas)
Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie bardzo wielu fal spolaryzowanych w różny sposób. Filtr polaryzacyjny to folia wykonana z przezroczystego materiału posiadającego zdolność polaryzacji światła. Filtr ten przepuszcza jedynie światło o polaryzacji liniowej w wybranym kierunku.
Efekt polaryzacji można zastosować w szkle motoryzacyjnym. Jeśli na drodze światła niespolaryzowanego ustawimy dwa polaryzatory o prostopadłych kierunkach polaryzacji, to wiązka zostanie prawie całkowicie pochłonięta. Zjawisko to wykorzystuje się do znacznego osłabienia światła reflektorów nadjeżdżających z przeciwka samochodów. Tym sposobem unika się oślepiania kierowcy.
Jeśli szkła reflektorów polaryzują światło w kierunku poziomym, a szyba samochodu, na którą pada światło w kierunku pionowym, to wiązka światła będzie znacznie osłabiona. Natomiast światło rozproszone na jezdni i otaczających samochód przedmiotach nie będzie już spolaryzowane w tej samej płaszczyźnie, dotrze więc do oczu kierowcy mniej osłabione.
Schemat działania szyby z warstwami folii polaryzacyjnej (fot. VG Smart Glas)
Efekt polaryzacji wykorzystano również w szkle architektonicznym. Opracowano urządzenie, które pozwoliło na wykonanie foli złożonej z pasków z filtrami polaryzacyjnym selektywne pochłaniającymi światło. W ułożonych naprzemiennie paskach o tej samej szerokości, były umieszczone filtry polaryzacyjne o przesuniętym o 90o kierunku polaryzacji.
W szybie zespolonej umieszczono 2 wartwy takiej folii, które mogą się przesuwać względem siebie. Gdy paski o tym samym kierunku polaryzacji z każdej z warsw folii pokrywa się, światło przechodzi przez taką szybę prawie bez przeszkód (folia zapewnia 92% transparentności). Natomiast, gdy paski o przeciwnych kierunkach polaryzacji pokrywają sie ze sobą – światło nie może przejść przez taki układ filrów, więc następuje załkowite zaciemnienie.
Schemat działania szyby z warstwami folii polaryzacyjnej (fot. VG Smart Glas)
(...)
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 4/2019
|
