Собствениците на жилища обичат прозорците - светлината, която носят, гледките, които оформят, усещането, което придават на домовете. Енергийните експерти мразят прозорците - топлината, която те носят, топлината, която източват, допълнителната консумация на енергия, която причиняват. Надпреварата е за разработване на технология, която ще позволи на собствениците на жилища да поставят прозорци, където пожелаят, без да се страхуват от нарастващи енергийни разходи.
Покрития с ниски емисии
Прозорците продължават да се подобряват през годините, първо с изолирани стъклени модули, които осигуряват буферна зона на въздуха между две стъклени стъкла, за да намалят топлинните загуби, направени от единични стъкла по време на студено време. Подобренията продължиха с появата на покрития с ниска емисия или ниска емисионност. Тези микротънки метални покрития отразяват топлината, връщайки я обратно от там, откъдето идва. Покритията с ниски емисии значително подобряват топлинното качество на изолираните стъклени тела, като помагат на домовете да останат по-топли през зимата и по-хладни през лятото. Добавянето на пълнеж от аргон или криптон между тези покрити стъкла добавя към изолационните свойства на прозоречния модул.
В горния край на наличната технология за прозорци са спектрално селективните покрития. Покритията се нанасят върху стъклените стъкла, за да се намали натрупването на топлина, като се блокира влизането на избрани лъчи в дома. Това подобрение на стъклото с ниско емисионно покритие спомага за допълнително намаляване на топлинните загуби отвътре и спечелването на топлина отвън. Той също така служи за защита на мебели и тъкани от избелване на слънце. С напълнено с газ, спектрално селективно покрито стъкло в добре конструиран елемент от изолирано стъкло, R-стойността на прозорец може да се доближи до тази на добре изолирана стена. И все пак, ако не нарисувате сенките или сенниците, биенето на слънце предизвиква всички прозорци и причинява спечелване на слънчева топлина, което може да компрометира всеки енергиен бюджет.
Технология на нов прозорец
Сега компаниите изследват технологии, които ще позволят на максимално видима светлина да влезе в дома, като същевременно блокират лъчите, които причиняват натрупване на топлина в дома. Влезте в превключващи се прозорци, които реагират с едно щракване на превключвателя, за да потъмнеят, изсветлят или почти напълно блокират влизането на слънцето в жилищното пространство. Вече съществува технология за поставяне на превключващо се стъкло за поверителност (SPG) в домовете, но тези прозорци не блокират натрупването на топлина или проникването на ултравиолетова (UV) светлина. SPG се променя от ясен до млечно бял при превключване, което позволява на светлината да навлиза във вътрешното пространство, докато изгледът е блокиран отвън. Marvin Windows донесе тази технология на жилищния пазар, но беше принуден да я изостави поради проблеми с качеството.
Наградата ще бъде да откриете превключващ се затъмнен прозорец, който реагира на печалбата от светлина и топлина чрез поглъщане на лъчи, като същевременно позволява на светлината да проникне. Единственият проблем е, че всяка такава технология трябва да изчисти редица препятствия, преди да стигне до пазара. Много компании се съревновават да разработят електрохромен или химически разтвор за прозорци, който може да затъмни и изсветли прозорците при едно натискане на превключвател или чрез автоматичен сензор.
Изграждане на по-добър прозорец
Ключовите препъни камъни са три: трайност, термична стабилност и надеждност по отношение на превключването. Gentex Corporation, компания от Зеландия, Мичиган, известна със своите електрохромни автомобилни огледала, които автоматично потъмняват и изсветляват, за да премахнат отблясъците, се подлага на собствени тестове за електрохромни прозорци.
„Направихме повишения в издръжливостта, доста значителни“, казва Том Гуар, вицепрезидент по химически изследвания за Gentex. И все пак целта трябва да бъде да се създаде прозорец, който да може да стои в продължение на 20 години. „Когато се замислите, това е доста трудна среда“, казва Гуар за стреса, който трябва да издържи прозорецът, проектиран да абсорбира топлината. „Ако мислите за стъклото си, поглъщащо голямо количество светлина и топлина, то ще стане много горещо, може би дори ще напука стъклото“, казва той.
Добавете към това податливостта към проникване на вода, което е проблем за всички изолирани стъклени единици (IGU) и проникване на кислород, и има много неща за преодоляване. Марвин се бореше да се увери, че филмът се придържа към стъклото и печатът остава необезпокояван. Всеки бъдещ продукт ще трябва да разгледа същите проблеми.
Производителите на SageGlass от Sage Electrochromics, Faribault, Minn., Са разработили електрохромна технология за прозорци, която е преминала всичките четири нива на тестване от Министерството на енергетиката. Електрохромните покрития наподобяват покрития с ниски емисии, тъй като се състоят от поредица от неорганични слоеве, нанесени върху стъкло. Слоят за съхранение задържа литий за захранване на прехода, докато електрохромният слой се променя от прозрачен, оцветен до тъмен. Цялата реакция се задейства от електронен сигнал, получен от превключвател. Сега Sage се стреми да си партнира с производителите на стъкла и прозорци, за да създаде продукт, който да бъде достъпен за потребителите за домашна употреба.
Правене на ефективност на прозореца достъпна
„Мисля, че технологията им е много добра“, признава Гуар. И все пак, както той вижда, ключът ще бъде да се създаде прозорец, който да е достъпен, надежден и издръжлив. Производствените последици са огромни, казва той. „Работата с големи стъкла е нетривиална“, казва Гуар. Покриването на стъклото с химически филм е още по-трудно. „Не е лесно да се постигне нещо“, казва Гуар. И все пак, правилното партньорство ще направи стъклото достъпно за фирми за прозорци, които смятат, че могат да осигурят надежден печат за тази технология. Фактът, че Sage си партнира с Honeywell, за да осигури възможността за превключване, дава голям тласък на техния продукт.
Разбира се, има налични технологии, които използват усъвършенствани химически решения за справяне с енергийната ефективност. Heat Mirror, от Southwall Technologies в Пало Алто, Калифорния, е отличен продукт, разработен за изолиране на стъклото от топлинни загуби и топлинна печалба. Прозорците Heat Mirror имат изолационна отразяваща преграда, която е окачена между стъклата. Той е спектрално селективен и позволява на видимата светлина да влиза, докато блокира близки инфрачервени лъчи, които причиняват натрупване на топлина. Той функционира като трети слой изолация и значително увеличава R-стойността на стените с прозорци. Но докато R-стойността при прозорците Heat Mirror е изключителна, цената за изолационни прозорци от този калибър е много висока. И те не могат да се превключват.
Повечето експерти се съгласяват, че ключът към победата във високоефективната надпревара с прозорци е разработването на достъпна технология, която може да бъде масово произведена и да продължи за цял живот на стандартна гаранция за прозорци.
За потребителите електрохромната технология може да революционизира поставянето на прозорци и дизайна на дома, позволявайки на дизайнерите да поставят прозорци на фасади, насочени към запад, без да издържат на невероятната тежест, която биещото западно слънце поставя върху климатичната система. Това може да означава и проектиране за славното сутрешно слънце, което толкова много домове в момента избягват. Още по-добре, тъй като тази технология се контролира от устройството, тя може дори да бъде програмирана да потъмнява или автоматично да изсветлява, така че климатът в помещенията да може да се контролира ефективно, дори когато собственикът на дома отсъства.