Окна обеспечивают не только инсоляцию помещений, но и теплообмен между квартирами, офисами и улицей. Их конструктивные особенности, качество выбранных материалов зимой определяют затраты на отопление зданий, летом — на охлаждение.

Ученые из Наньянского технологического университета (Сингапур) решили, что содержание климатической техники слишком затратно. Расходы можно и нужно сокращать. Результатом многочисленных опытов и экспериментов стало «умное» стекло. При определенных условиях его прозрачность меняется, а внутренние компоненты накапливают тепло.

Если говорить о конструктивных особенностях, то обычный стеклопакет заменили на специальный. Между стеклами заливается вода с добавлением стабилизатора и микрогидрогеля. Ученые учли, что вода отличается высокой удельной теплоемкостью. Под воздействием солнечных лучей она прогревается, а воздух в помещении за подобными окнами остается прохладным.

Гидрогель способствует изменению прозрачности воды по мере нагревания. В здание попадает меньше света, внутреннее пространство не раскаляется даже в жаркий полдень.

По мере ухода солнца за горизонт, начинается обратный процесс. Действие геля прекращается, стеклопакеты становятся прозрачными. Солнечные лучи могут беспрепятственно проникать в комнаты. Вода, остывая, отдает тепло в окружающее пространство, в том числе в помещения. Сокращается потребность в обогревателях, системах отопления.

Что получает владелец инновационного стеклопакета?

Сокращаются расходы на обогрев и охлаждение помещений. Если сравнивать затраты на поддержание микроклимата при обычных окнах и «умных», во втором случае энергии тратилось на 45% меньше. Энергоэффективность повысилась на 30%.

Отдельно проверялись расходы на производство «умных» окон. Они оказались ниже, чем при изготовлении энергосберегающих пакетов с низкоэмиссионным покрытием стекла.

Необходимо отметить, что исследования проводились не только в Сингапуре и Гуанчжоу, где всегда тепло, но и в Пекине, где намного холоднее. Опыты показали, что стеклопакеты с водой и гидрогелем отлично справляются с проблемой регулирования микроклимата в зданиях. Параметры светопропускания и поглощения излишков тепла — на приемлемом уровне. Помимо этого стеклопакеты с водой на 15% (в сравнении с двойным остеклением) улучшают шумоизоляцию.

Сами разработчики полагают что «умные» окна целесообразно устанавливать в офисных зданиях. Днем в них бывает много людей. Постоянно приходится решать проблемы с инсоляцией, охлаждением или обогревом помещений.

Необходимо отметить, что исследования сингапурских ученых в части повышения энергоэффективности домов не относятся к числу принципиально новых. Подобные опыты проводили члены Американского химического общества. Они также предложили вариант окон, которые при определенных условиях вообще не пропускают солнечный свет и могут становиться источниками дополнительной энергии.

Американская разработка отличается от сингапурской. Основа конструкции — полимерная матрица. В нее заключены микроскопические капли жидкокристаллических материалов. Дополнением служит покрытие из аморфного кремния, применяемого при изготовлении солнечных батарей.

Друзья, а что вы думаете о технологиях подобного рода?

Иван, участник проекта Реконструкция