Все чаще к обычным, на первый взгляд, вещам прибавляется приставка «умный» или «смарт» (smart – от англ. «умный»). За громким названием кроется, конечно же, не развитый искусственный интеллект, а всего лишь одна или несколько функций, облегчающих нам быт. В этой статье мы разбираемся, как стекло умудрилось «поумнеть» и как дизайнеры применяют электрохромные стекла в собственных проектах.

Это всего лишь стекло, способное изменять свою прозрачность. Различают те смарт-стекла, которые делают это автоматически, – например, при возрастании температуры или степени яркости освещения. И те, которые управляются от электричества. Первые чаще применяются для фасадов зданий и выходящих на улицу оконных стекол. В интерьере же обычно используют электроуправляемые умные стекла. О них и поговорим дальше.

Если разобраться, то собственно стекло в данной разработке не обладает никакими специальными свойствами – всю функциональную роль берет на себя пленка из полимер-диспергированных жидких кристаллов (PDLC), меняющая прозрачность при подаче напряжения.

Пленка состоит из двух слоев с нанесенным токопроводящим слоем, между которыми находится полимер, содержащий жидкие кристаллы. При подаче тока на проводящие слои жидкие кристаллы ориентируются в одном направлении и обеспечивают прозрачность. Проще говоря, во включенном состоянии пленка на стекле не заметна – оно выглядит прозрачным.

Пленку наносят на стекло или помещают в триплекс (стекло, состоящее из двух или более склеенных между собой слоев). Уровень прозрачности можно регулировать диммером (регулятор мощности), а также есть возможность подключить стекло к «умному дому» и управлять им через пульт или смартфон.

Прежде всего стоит узнать – что же это такое? Это стекло, созданное по специальной технологии, которая позволяет менять степень его прозрачности.

Существует две разновидности смарт-стекол:
• Прозрачность меняется самостоятельно, без участия человека. В зависимости от яркости солнечного света и температуры снаружи помещения.
• Степень прозрачности регулируются человеком, благодаря наличию электроисточника и пульта для управления данной функцией.

За затемнение отвечает специальная пленка, которая может быть разных цветов. Обычно этот нюанс обговаривают при заказе в индивидуальном порядке.

Естественно, у #смарт стекол существует собственный перечень плюсов и минусов. И о них стоит узнать.

Преимуществами такого варианта являются следующие:
• Возможность полностью отказаться от гардин и штор в помещении.
• Пленка, отвечающая за затемнение, может быть не только разноцветной, но и с оригинальным рисунком. Это расширяет возможности для создания эксклюзивного, индивидуального дизайна помещения.
• Смарт-системы с электроисточником можно регулировать по степени прозрачности. Также они являются дополнительным источником обогрева.
• Прекрасно подходит для применения в паре с видеопроекторами, предназначенными для просмотра фильмов на отдельном экране.

#Смарт стекла прекрасно подходят не только для классической установки, но и для монтажа внутри помещений – для оригинального, эффектного зонирования офисов, жилых комнат.

Главный минус – достаточно высокая стоимость такого варианта, по сравнению с любыми другими оконными системами.

Само затемнение происходит практически мгновенно, а вот для возврата полной прозрачности придется ждать минут пятнадцать или более.

Использование смарт-окон с электрическим источником приводит к тому, что повышаются затраты на оплату коммунальных услуг. При отключении электричества станет невозможным использовать основную функцию такой системы.

«Умные окна» имеют большой потенциал для преобразования домов, предприятий и автомобилей, так как снижают затраты на отопление и охлаждение. Несмотря на то, что технология затемнения стекол уже существует, она пока не смогла завоевать популярность на рынке. Окна, используемые, в частности, в современных самолетах Boeing 787 и A350, изготовлены из оксида вольфрама, который тоже меняет цвет. Но подобные материалы, как правило, дорогие, а стекла имеют синий оттенок, затемняются только через 20 минут, а потом постепенно снова становятся прозрачными.

Ученые разработали умное окно, которое способно мгновенно переходить с прозрачного на туманный режим. Изменение состояний осуществляется с помощью механического переключателя.

Делая стекло менее прозрачным, интеллектуальное окно регулирует количество солнечного света, которое попадает внутрь комнаты. Оно способно блокировать УФ-лучи и инфракрасный свет. Создали такое окно ученые Китайского университета Гонконга.

Интересно то, что окно самостоятельно генерирует электричество для своих нужд с помощью механической и лучистой энергий света.

По сравнению с традиционными стеклянными панелями интеллектуальные окна более энергоэффективны. Солнечный свет, который проходит через обычное стекло, нагревает комнату. Чтобы охладить помещение, включают кондиционеры, которые потребляют много электроэнергии.

Зато умные окна настраивают комнатную температуру без внешнего питания, а затем уменьшают потребление электричества. Они также помогают защитить конфиденциальность людей, которые могут одним нажатием кнопки изменить прозрачное стекло на затуманенное.

Для этого в окне между двумя слоями стекла зажали так называемые жидкие кристаллы, которые имеют крошечные отверстия. В обычном состоянии они располагаются хаотично, рассеивая свет, который проходит сквозь окно и делают его непрозрачным. Когда же подается электрический ток, кристаллы выравниваются в одном направлении и свет может легко проходить, делая стекло прозрачным.

Ученые создали новый вид жидких кристаллов, которые имеют спиральную форму, подобную структуре ДНК. Этот вид очень стабилен и позволяет оконному дисплею переходить с прозрачного на туманный и наоборот. После переключения этот холестерический жидкий кристалл может поддерживать туманность окна в течение недели.

Источником питания умного окна стал трибоэлектрический наногенератор. Это сравнительно новый тип технологии, энергия которого переходит в электричество от небольших физических изменений.

Эти наногенераторы приобретают энергию с помощью трибоэлектрической зарядки, в которой материалы электрически заряжаются после отделения друг от друга. Распространенным примером является статическое электричество, которое поступает от пропуска пластиковой расчески через волосы.

Несмотря на то, что мощность, которую производит наногенератор, очень мала, разница во внешнем виде света после зарядки огромная. Наногенератор смог достичь высокого контраста прозрачности в 71,5% в умном окне. Эта технология может влиять на нашу повседневную жизнь, вызывая большую разницу благодаря малой энергии.

В будущем ученые хотят оптимизировать интеллектуальную оконную систему, чтобы сделать ее более энергоэффективной, что позволит использовать такую технологию для изготовления больших окон.

Ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы также разработали устройство на основе "умного стекла", способного менять полярность солнечного света, проходящего через него. В будущем такие стекла, вставленные в окна, смогли бы раздавать Wi-Fi людям, находящимся в помещении.

Смарт-стекло состоит из двухэлементных жидкокристаллических затворов (DLS). Именно они ответственны за изменение полярности света. Исследователи рассматривают это свойство как возможность двоичного кодирования, используемого компьютерной техникой – известные 1 и 0. При этом не стоит думать, что при изменении полярности свет начнет мигать. Данный процесс неуловим для человеческих глаз. Мерцание мы видим тогда, когда меняется интенсивность освещения.

В ходе тестирования работы "умного" стекла, ученые обнаружили, что камеры смартфонов могут улавливать посылаемый или двоичный код и расшифровывать его обнаружены и декодированы камерами смартфонов. Это означает, что аппарат может передавать информацию, что он и сделал – со скоростью 16 килобит в секунду. Исследователи верят, что смарт-стекло сможет раздавать Wi-Fi. Пока они стремятся усовершенствовать гаджет таким образом, чтобы он смог передавать данные в мегабитах.

Обычные Wi-Fi-маршрутизаторы потребляют от 5 до 20 Вт энергии, а вот "умное" стекло – только 1 Вт, поэтому устройство может питать солнечная батарея. Особенность конструкции, однако, такова, что питаться смарт-стекло будет днем, а раздавать Wi-Fi – вечером (когда стемнеет).

Мы все привыкли к идее о том, что дома становятся всё более умными. Следующим шагом к еще более прогрессивной жизни является оснащение наших домов умными окнами с изменяющимися свойствами, которые могут подстраиваться под окружающую среду – переходя от прозрачных к затемнённым, увеличивая приватность и даже генерируя энергию.

Представьте себе сцену: 11 утра. Высотный жилой дом в центре большого, никогда не затихающего города. Несмотря на стеклянные окна от потолка до пола, комната освещена лишь мягким тёплым светом. Нет излишнего тепла или слепящего, резкого света с улицы. Нет шума. Только красивый вид, ощущение комфорта, уединение – и полный контроль.

Это та самая современная квартира, в которой, кажется, всё «умное». Высокотехнологичная кофемашина будит своего владельца ароматом свежесваренного напитка. Ультра-современные зеркала проецируют последние отчеты о трафике. Прогрессивный холодильник самостоятельно заказывает закончившиеся продукты. И вот окна – умная квинтэссенция такого умного дома.

Ещё десять лет назад это была просто сцена из очередного научно-фантастического фильма. Сегодня это активно распростроняющаяся реальность, в которой «умный» тренд добрался и до окон, делая их способными собирать информацию об окружающей среде так же эффективно.

Потенциальный рынок умного стекла огромен. Согласно недавнему отчёту Grand View Research, мировой рынок умных стекол был оценен в 3,224 млн. долларов в 2017 году и, по прогнозу, достигнет 9,983 млн. к 2025 году, имея общегодовой темп роста с 2017 по 2025 год 15,2%.

Такие мегатренды, как экологичность, энергоэффективность, безопасность, урбанизация и оптимизация жизненного цикла, среди прочих, являются ключевыми факторами, двигающими этот рост.

Хотя переход к умному стеклу был достаточно медленным ещё несколько лет назад, сейчас он набирает обороты. Всё потому, что технология, наконец, стала полноценной и готовой к продаже, на рынке появилось больше поставщиков, увеличивающих доступность продуктов, а стоимость производства снизилась.

С практической точки зрения, уже сегодня архитекторы, заинтересованные в энергоэффективности, а также те, кто ищет что-то кардинально новое, начали запрашивать умное стекло для своих проектов. Кроме того, строители начинают осознавать преимущества технологии и поэтому все чаще выбирают умное остекление – особенно для офисных или коммерческих зданий, где они видят самую большую финансовую отдачу.

Что касается других заинтересованных отраслей, кроме архитектуры, последние инновации в области интеллектуального остекления стали особенно привлекательными для солнечной энергетики, а так же автомобильной и авиационной промышленности.

В солнечной энергетике – умное стекло может означать более тонкое стекольное покрытие для фотоэлектрических панелей или более гибкие формы, которые удобны для солнечных концентраторов. В автомобильной промышленности – это могут быть очень тонкие боковые стекла или встроенные в автомобиль солнечные панели. В архитектуре же применений умного стекла бесчисленное множество.

К счастью, это только вопрос времени, когда цена достигнет приблизительно половины от того, какая она сейчас – и умное стекло станет еще более доступным. Это и является нашей целью при разработке этих новых стекольных технологий. Тогда умное стекло будет использоваться еще более широко, принося пользу еще большему количеству людей.

Чем же полезно «SMART glass» и где его применить?

Уникальный, даже в сегодняшнее прогрессивное время технологический продукт – «Смарт-стекло» или стекло переменной прозрачности даёт в использовании ряд преимуществ:
• Позволяет уменьшить потери тепла в помещениях различного назначения за счёт отличных термосберегающих свойств;
• Поможет сократить расходы на кондиционирование и освещение;
• Является отличной альтернативой жалюзи, затеняющим экранам, шторам – любым механическим светозащищающим конструкциям;
• Возможная защита от ультрафиолетового излучения.

Сферы, направления и способы применения «Умного стекла» настолько широки и разнообразны, что позволяет сказать о практически повсеместном использовании СМАРТ-стекла в различных отраслях, таких как:
• Интерьерные архитектурные решения в зонировании пространств бизнес и жилых помещений: изготовление любых безопасных светопрозрачных конструкций – комнаты, офисные перегородки, окна, двери, арки, конференц-залы, переговорные, организация конфиденциальных пространств, благоустройство домов и офисов;
• В качестве штор и жалюзи;
• Интерьерные решения ресторанного бизнеса, и, в целом, сферы HoReCa;
• Как демо-дисплеи для презентаций, «Умные стёкла» являются многофункциональными проектами/экранами с высокими параметрами качества цветопередачи, чёткости передаваемой картинки изображения;
• Использование «SMART Glass» в целях комплексных маркетинговых решений – застройка различного исполнения витрин, размещение фасадной наружной рекламы;
• Применение «Умного стекла» для тонировки окон автомобилей, особенно смарт-технология находит активное применение в заводском изготовлении автомобилей премиум-класса;
• Организация ванных комнат, декорирование домашнего интерьера;
• Технология «СМАРТ гласс» позволяет контролировать количество света и тепла, проходящего через окна;
• В связи с тем, что «Умные стёкла» не боятся влажности, хорошо себя зарекомендовали в использовании в бассейнах, душевых, фитнес-центрах, оранжереях и зимних садах;
• Защита смарт-стёклами объектов искусства в картинных галереях от пагубного воздействия ультрафиолетовых лучей и световых волн видимого диапазона;
• В авиационной промышленности, где электрохромные умные стёкла заменяют заслонки иллюминаторов;
• Наружные и внутренние рекламные инсталляции, экспозиционные витрины с возможной трансформацией в мультимедийные экраны;
• В медицинских учреждениях: организация палат интенсивной терапии, комнат осмотров пациентов;
• Пространственные решения кассовых зон банков;
• Зоны отдыха и примерочные в магазинах.

Стекла играют важную роль в организации жизненного пространства дома. Будучи частью окон, они закрывают нас от внешней среды, обеспечивая при этом проникновение солнечного света. Но можем ли мы сделать функционал окон более широким, используя новые технологии. Да, можем.

Технологии умного дома построены на электрике и электронике. Внедрение полупроводников, и специальных материалов в стекло может сделать его физико – технические свойства более гибкими, изменяемыми, что позволит эффективно управлять его функциями.

Учёными разработаны материалы, с помощью которых можно изменять преломление света в стекле, изменять прозрачность. Внедрение таких электропроводящих слоёв – последнее слово в стекольной промышленности.

Это работает так. Стекло формируется не как монолитная плита, но как своеобразный «сэндвич», где между двумя слоями обычного прозрачного стекла помещается тонкая плёнка из полупроводникового или жидкокристаллического материала, который реагирует на подачу электрического тока, меняя свою прозрачность.

В режиме выключенной подачи кристаллы становятся матовыми, непрозрачными. В таком случае стекло резко снижает свою прозрачность, пропускная способность снижается на 80% света, который падает на стекло. Но если начать подавать ток на стекло, то стекло становится полностью, на 100% прозрачным.

Таким образом, стекло, которое прекращает пропускать свет может эффективно скрывать происходящее за ним. Такие возможности значительно расширяют функционал обычного окна, делая его работающим элементом системы умный дом.

Использование умного стекла позволяет получить такие возможности при проектировании умного дома или интерьера:
• Стекло выступает в качестве своеобразной технологической шторы. Окна, расположенные на солнечной стороне дома и оснащённые умным стеклом, могут эффективно снижать проникновение солнечного света в жаркий летний день. Это не только повышает комфорт в помещении, но и снижает расходы на кондиционирование;
• С помощью умного стекла можно эффективно скрывать происходящее в доме без применения штор и гардин. Одним нажатием кнопки собственник жилья может сделать окно полностью светонепроницаемым, добавив в свой дом больше интимности, чтобы чётко понимать – за ним никто не подсматривает. Это особенно актуально для домов, расположенных в черте города;
• Умное стекло может быть использовано в качестве элементов внутренней планировки здания. С помощью него можно эффективно планировать перегородки, которые в нужный момент могут быть прозрачными или полностью светонепроницаемыми;
• С помощью умного стекла можно сделать непроницаемой для взгляда душевую кабинку или другое помещение, для нормальной работы которого требуется интимность и сокрытие от посторонних глаз. Это значительно повышает качество жизни в доме.