Умными окнами уже мало кого можно удивить. Смарт-стекло с электронным тонированием хотя пока и стоит дорого, но технически уже есть. Такие стёкла-хамелеоны могут затемняться самостоятельно, снижая необходимость в кондиционерах. Но всё же они требуют энергии.
Потому учёные из австралийского Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) разработали покрытие, которое позволяет существующему стеклу стать умным без необходимости в энергии. Для этого используется тонкое — 50-150 нм, — покрытие из диоксида ванадия. Как отмечается, при температуре до 67 ºC (153 ºF) диоксид ванадия действует как изолятор, удерживая тепло внутри помещения, но при этом пропуская солнечные лучи. А после превышения этого порога он блокирует проникновение теплового инфракрасного солнечного излучения снаружи.
Идея состоит в том, что если в комнате ниже 67 ºC (вы вообще представляете себе комнату, где может быть такая температура? В голову приходит баня, горячий цех и врата Ада). Зато солнце в ясный день может нагреть окна до такой температуры.
Это означает, что помещения остаются теплыми, когда температура ниже, и прохладными, когда температура выше 67 ºC. Это позволяет меньше использовать как системы отопления, так и кондиционирования. Кроме этого, пользователи могут настроить степень затемнения стекла с помощью диммера.
Как отмечается, ранее учёные уже работали с диоксидом ванадия, но тогда его наносили на поверхность со специальным слоем. А в RMIT нашли способ наносить его прямо на стекло.
Наши технологии потенциально сократят растущие затраты на кондиционирование и отопление, а также значительно сократят выбросы углерода в зданиях всех размеров. Решения для нашего энергетического кризиса исходят не только из-за использования возобновляемых источников энергии, но и для более эффективных технологий, которые устраняют энергетические отходы
Ведущий ученый профессор Мадху Бхаскаран
Но есть и другие решения. Исследователи из Йенского университета имени Фридриха Шиллера в Германии разработали прототип стекла, которое может затемняться и обогревать помещения. Они уже готовятся к выходу на рынок в этом году.
В таких стёклах используется особой магнитоактивной жидкости. Для затемнения окна достаточно нажать на кнопку, после чего поверхность собирает тепловую энергию солнечных лучей.
Ключевой особенностью нашего проекта является использование жидкостей в окнах и фасадах, например, в качестве теплоносителей или для обеспечения дополнительных функций. С этой целью мы разрабатываем новые стеклянные материалы, которые используются для циркуляции функциональных жидкостей
Координатор проекта Лотар Вондрачек
Жидкость в последних версиях содержит наночастицы железа, которые могут быть извлечены с помощью магнита.
В зависимости от количества частиц железа в жидкости сама жидкость приобретает разные оттенки серого или вовсе становится черной. В результате, можно контролировать освещение и собирать солнечное тепло, которое потом можно использовать для обогрева помещения.
Наибольшее преимущество крупномасштабных жидкостных окон заключается в том, что они могут заменить системы кондиционирования воздуха, системы регулирования дневного света и, например, теплую воду
Лотар Вондрачек
При этом по эффективности такие окна сравнимы с обычными тепловыми установками.
А шведские учёные из Гетеборгского университета разработали стёкла, которые могут обогревать здания. В них используются нанотехнологичные антенны на основе плазмонов. Они имеют высокий коэффициент поглощения солнечного света, и нагревают любую поверхность, на которой расположены, но при этом не влияют на прозрачность
Мы разработали удивительно простой, дешевый и эффективный способ превратить обычные окна в солнечные нагреватели, питаемые солнцем. Наша технология может значительно изменить тепловой баланс жилых и рабочих пространств. Это особенно важно, если учесть постоянно растущее количество стекла в современной архитектуре
Ведущий исследователь Александр Дмитриев
В перспективе новые стёкла будут впитывать ультрафиолетовое и ближнее инфракрасное излучение, что позволит снизить потери энергии в зданиях.