Домовладельцы любят окна - свет, который они приносят, виды, которые они обрамляют, ощущение, которое они придают дому. Эксперты в области энергетики ненавидят окна - тепло, которое они приносят, тепло, которое они отводят, дополнительное потребление энергии, которое они вызывают. Гонка продолжается, чтобы разработать технологию, которая позволит домовладельцам размещать окна в любом месте, не опасаясь резкого роста затрат на электроэнергию.
Покрытия Low-e
Окна продолжали совершенствоваться на протяжении многих лет, во-первых, с помощью стеклопакетов, которые обеспечивали буферную зону для воздуха между двумя стеклопакетами, чтобы уменьшить потери тепла, понесенные одинарными стеклопакетами в холодную погоду. Улучшения продолжились с появлением покрытий с низким или низким коэффициентом излучения. Эти микротонкие металлические покрытия отражают тепло, отправляя его туда, откуда оно пришло. Покрытия Low-e значительно улучшают тепловые характеристики стеклопакетов, помогая домам оставаться теплее зимой и прохладнее летом. Добавление аргона или газообразного криптона между этими покрытыми стеклами стеклами усиливает изоляционные свойства оконного блока.
На вершине доступной оконной технологии находятся спектрально-селективные покрытия. Покрытия наносятся на оконные стекла, чтобы уменьшить приток тепла, блокируя попадание отдельных лучей в дом. Это усовершенствование стекла с покрытием low-e помогает еще больше снизить потери тепла изнутри и приток тепла снаружи. Он также служит для защиты мебели и тканей внутри от солнечного отбеливания. С газонаполненным стеклом со спектрально-селективным покрытием в хорошо сконструированном стеклопакете значение R окна может приблизиться к значению хорошо изолированной стены. Тем не менее, если не рисовать шторы или навесы, палящее солнце бросает вызов всем окнам и вызывает накопление солнечного тепла, которое может поставить под угрозу любой энергетический бюджет.
Технология нового окна
В настоящее время компании исследуют технологии, которые позволят максимальному количеству видимого света проникать в дом, блокируя лучи, вызывающие накопление тепла в доме. Откройте для себя переключаемые окна, которые одним щелчком переключателя затемняют, осветляют или почти полностью блокируют попадание солнца в жилое пространство. Уже существует технология, позволяющая использовать в домах съемное защитное стекло (SPG), но эти окна не блокируют проникновение тепла или проникновение ультрафиолетового (УФ) света. SPG меняет цвет с прозрачного на молочно-белый при переключении, что позволяет свету проникать во внутреннее пространство, в то время как обзор блокируется снаружи. Marvin Windows вывел эту технологию на рынок жилья, но был вынужден отказаться от нее из-за проблем с качеством.
Приз будет заключаться в обнаружении переключаемого тонированного окна, которое реагирует на поступление света и тепла, поглощая лучи, позволяя свету проникать. Единственная проблема заключается в том, что любая такая технология должна преодолеть ряд препятствий, прежде чем она попадет на рынок. Многие компании конкурируют за разработку электрохромного или химического оконного раствора, который может затемнять и осветлять окна одним щелчком переключателя или автоматическим датчиком.
Создание лучшего окна
Ключевыми камнями преткновения являются три аспекта: долговечность, термическая стабильность и надежность с точки зрения переключения. Gentex Corporation, компания из Зеландии, штат Мичиган, известная своими электрохромными автомобильными зеркалами, которые автоматически затемняются и светлеют для устранения бликов, проходит собственные испытания электрохромных окон.
«Мы добились значительного увеличения долговечности, - говорит Том Гуар, вице-президент по химическим исследованиям Gentex. Тем не менее, цель должна состоять в том, чтобы создать окно, которое может простоять 20 лет. «Если подумать, это довольно жесткая среда», - говорит Гуар о нагрузках, которые должно выдерживать окно, предназначенное для поглощения тепла. «Если вы подумаете о том, что ваше стекло поглощает большое количество света и тепла, оно станет очень горячим и, возможно, даже треснет стекло», - говорит он.
Добавьте к этому восприимчивость к проникновению воды, которая является проблемой для всех стеклопакетов (стеклопакетов), и проникновение кислорода, и вам придется многое преодолеть. Марвин изо всех сил старался убедиться, что пленка прилегает к стеклу, а уплотнение не нарушено. Любой будущий продукт должен будет решать те же проблемы.
Компания Sage Electrochromics, Фарибо, Миннесота, производитель SageGlass, разработала технологию электрохромных окон, которая прошла все четыре уровня тестирования Министерством энергетики. Электрохромные покрытия очень похожи на низкоэмиссионные покрытия в том смысле, что они состоят из ряда неорганических слоев, нанесенных на стекло. Накопительный слой содержит литий для обеспечения перехода, в то время как электрохромный слой меняется с прозрачного на тонированный и темный. Вся реакция запускается электронным сигналом, полученным от переключателя. В настоящее время Sage стремится к сотрудничеству с производителями стекла и окон, чтобы создать продукт, который будет доступен потребителям для домашнего использования.
Сделать эффективность окон доступной
«Я думаю, что их технология очень хороша», - признает Гуар. Тем не менее, по его мнению, ключевым моментом будет создание окна, которое будет доступным, надежным и долговечным. По его словам, производственные последствия огромны. «Работать с большими листами стекла нетривиально, - говорит Гуар. Покрыть это стекло химической пленкой еще сложнее. «Это непростая задача, - говорит Гуар. Тем не менее, правильное партнерство сделает стекло доступным для оконных компаний, которые считают, что могут обеспечить надежную печать для этой технологии. Тот факт, что Sage сотрудничает с Honeywell, чтобы обеспечить возможность переключения, дает большой импульс их продукту.
Конечно, существуют доступные технологии, в которых используются передовые химические решения для повышения энергоэффективности. Heat Mirror от компании Southwall Technologies из Пало-Альто, Калифорния, является превосходным продуктом, который был разработан для защиты стекла от потерь тепла и притока тепла. Окна Heat Mirror имеют изолирующий отражающий барьер, который подвешен между стеклами. Он спектрально селективен и позволяет проникать видимому свету, блокируя ближние инфракрасные лучи, вызывающие накопление тепла. Он действует как третий слой изоляции и значительно увеличивает R-ценность стен с окнами. Но, хотя коэффициент R для окон с тепловым зеркалом является исключительным, затраты на изоляцию окон такого калибра очень высоки. И они не переключаются.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что ключом к победе в гонке высокоэффективных окон является разработка доступной технологии, которая может производиться серийно и работать в течение всего срока действия стандартной гарантии на окна.
Для потребителей электрохромная технология может произвести революцию в размещении окон и дизайне дома, позволяя дизайнерам размещать окна на фасадах, выходящих на запад, не испытывая при этом невероятной нагрузки, которую палящее западное солнце возлагает на систему кондиционирования воздуха. Это также может означать проектирование с учетом восхитительного утреннего солнца, которого в настоящее время избегают многие дома. Еще лучше, поскольку эта технология управляется устройством, ее можно даже запрограммировать на автоматическое затемнение или осветление, чтобы можно было эффективно контролировать климат в помещении, даже когда домовладелец отсутствует.