Здравствуйте!
Для многих из нас собственное жильё – это не только крыша над головой, но ещё и то место, которое мы стараемся обустроить максимально комфортно.
Для того чтобы из обычной квартиры с лоджией или балконом получился наполненный разными фишками настоящий «умный дом», мы стараемся следить за всяческими инновациями в мире строительства и отделки жилых помещений.
Включающееся от голосовых команд электрооборудование, помогающие справляться с домашним хозяйством умные роботизированные системы – всё это постепенно входит в наш быт и становится обычным делом.
А многие ли из вас сталкивались с информацией об остеклении квартиры или офиса с использованием электрохромного стекла?
Если нет, и если вам интересно узнать, что же такого особенного в электрохромном стекле, почитайте мою статью, в которой я постараюсь рассказать обо всех нюансах, связанных с этим материалом.
Стекло, создающее комфорт
Прозрачный материал, изменяющий светопропускную способность под воздействием электрических импульсов – это уже не простое всем знакомое стекло, это – сложный композитный материал, наделённый определёнными функциями.
Данный материал может находиться в трёх рабочих состояниях:
- в прозрачном – когда отключена подача электропитания;
- в затемнённом – при работе в режиме подачи электропитания;
- в переходном – от нерабочего прозрачного к рабочему затемнённому.
Изменяемость цвета и светопропускной способности стекла может произойти под воздействием трёх внешних факторов:
- изменения температуры;
- ультрафиолетового излучения;
- электрического напряжения.
Первые два параметра действуют на подготовленную стеклянную поверхность при любых обстоятельствах. Например, хотим мы того или нет, но при выходе на улицу, где светит солнце, наши фотохромные очки затемняются в любом случае. И наоборот, даже если нам будет нужно, в помещении стёкла фотохромных очков не потемнеют, потому что там нет ультрафиолетового излучения.
Затемнение электрохромного прозрачного материала в этом отношении носит совсем другой характер, оно зависит от двух условий: нашего желания и наличия электрического напряжения. Благодаря этой зависимости сфера применения электрохромных стеклянных изделий имеет широкое распространение там, где необходимо управляемое изменение отражающих свойств стекла.
Схожесть фотохромных и электрохромных стёкол в том, что они не могут дать полную непрозрачность, то есть их нельзя использовать как экран для проецирования изображения. Оно всё равно будет поглощаться стеклянной структурой материала. Но для человеческого взгляда эта поверхность может служить определённой преградой и использоваться как занавески или шторы на окнах.
Следует обратить внимание на то, что эта преграда носит односторонний характер.
Когда электрохромные стёкла устанавливаются в автомобиле, то сидящему в нём водителю прекрасно видно, что происходит за стеклом, тогда как автоинспектору затруднительно определить, что делается внутри авто.
Та же история и с фотохромными стёклами: глаза человека в таких очках видят всё, но вот куда они смотрят – для окружающих это тайна.
К основным преимуществам электрохромного стекла можно отнести:
- возможность при возникновении необходимости управлять изменением светопропускной способности;
- экономическую целесообразность. В жару можно уменьшать тепловую нагрузку на помещение управляемым затемнением, перекрыв доступ солнечным лучам, а, следовательно, понадобится меньше средств на кондиционирование. Зимой в солнечный день, сделав стекло максимально прозрачным, можно сэкономить на отоплении помещения;
- способность не терять свои качества при нанесении антивандального покрытия;
- возвращение в исходное прозрачное состояние при аварийном отключении электроэнергии.
Принцип работы электрохромного стекла в видео:
За счёт чего работает электрохромное стекло?
Вариантов ответов на этот вопрос два: однозначный и развёрнутый.
Однозначный ответ: за счёт подачи электрической энергии.
Вариант развёрнутого ответа содержит более интересную информацию.
Электрохромное или электрохимическое стекло – это многослойный материал, наподобие бутерброда.
Когда в его состав подаются небольшой силы (около 12 вольт) электрические импульсы, то они начинают перемещать ионы (до того находящиеся в стабильном состоянии) между слоями этого бутерброда.
Приходя в движение, ионы принимают участие в электрохимической реакции, результатом которой становится затемнение поверхности стекла.
Как только прекращается подача электричества, ионы возвращаются в исходную точку, реакция заканчивается, и стекло приобретает свой изначальный вид.
На скорость электрохромной химической реакции увеличение силы тока, подаваемого на контакты стекла, не оказывает никакого влияния.
Время затемнения находится в определённой зависимости от площади поверхности стеклянного листа.
Для затемнения небольшой панели достаточно пары минут, листы солидного размера могут набирать цвет до пары десятков минут.
При изменении цвета стекла может наблюдаться интересное явление под названием «радужный эффект». Это тот момент, когда при переходе из нерабочего состояния в рабочее потемнение поверхности листа распределяется неравномерно – начинает сгущаться по краям с постепенным движением к центру стеклянной заготовки.
Технические параметры
Большим разнообразием воспроизводимых цветовых оттенков рассматриваемые нами стёкла, к сожалению, не отличаются. Чаще всего встречается синий цвет, но желающие могут себе позволить ещё бронзовый и зелёный оттенки.
Определённые ограничения связаны также и с размерами производимых электрофотохромных заготовок:
- минимум – 300х300мм;
- максимум – 1000х2000мм.
Заготовки могут иметь различную толщину: от 7мм до сделанной по заказу. Стандартно выпускаемая толщина – от 11 до 14мм.
Вес стеклянной заготовки зависит от её толщины: стандартная панель толщиной около 11мм и площадью в один квадрат весит около 25кг.
Важный технический показатель – это светопропускная способность. В нерабочем состоянии (при отсутствии электричества) стекло пропускает около 90% дневного света. При подаче электроэнергии и полном наборе затемнения светопропускная способность может уменьшаться до 5%.
Рабочий слой, отвечающий за функциональные способности, в частности, за изменение цвета, находится в середине и с двух сторон окружен обычным стеклом. Именно поэтому в инструкциях по ходу за электрофотохромным стеклом нет специальных ограничений – все мероприятия по его очистке точно такие же, как и в работе с простыми стеклянными поверхностями.
Со временем фотохромное стекло не теряет свои качества, потому что не подвержено разрушительным атмосферным явлениям типа перепадов температуры и ультрафиолетового излучения.
Серьёзным достоинством стекла, в котором проходит электрофотохромная реакция, является возможность его исполнения в гнутом виде. Как раз, благодаря этому качеству данный вид стекла приобрёл большую популярность у автолюбителей.
Тем, у кого в авто стоят электрофотохромные стёкла, теперь можно не опасаться автоинспекторов, борющихся с излишней тонированностью автостёкол. Пока остановивший авто инспектор сходит за специальным прибором, замеряющим тонировку, отключенные от аккумулятора стёкла приобретут свой естественный цвет, и проверять уже будет нечего.
Поскольку рассматриваемое нами стекло имеет качественные параметры, сравнимые с обычным стеклом, следовательно, ничем не ограничивается его применение в изготовлении стандартных оконных стеклопакетов.
Как управлять затемнением
Чтобы привести стекло сначала в переходное, а затем в рабочее состояние, на выведенные из него контакты следует подать напряжение порядка 12 вольт.
Очень часто подобные стёкла используются в системах умных домов, потому что есть возможность сделать управление ими с помощью компьютерной программы, отвечающей за поддержание комфортной температуры в помещении.
Управление изменением светопропускной способности данных стекол можно осуществлять также как и другими электрическими приборами:
- при помощи пульта дистанционного управления;
- от импульса, который подаёт датчик, реагирующий на движение;
- обычной кнопки подачи и выключения электроэнергии.
Видеообзор работы смарт стекла в видео:
Где можно устанавливать
Поскольку никаких особых требований по использованию и уходу за затемняющимся от электрохимической реакции стеклом нет, то его можно использовать в самых разных областях строительного остекления: в офисных перегородках, при строительстве мансард, в устройстве фасадных конструкций.
На стеклопакеты из электрофотохромного стекла без проблем можно заменить обычное остекление, которое было установлено в любых оконных или дверных блоках. При этом нет разницы, из какого материала эти окна и двери изготовлены: из дерева, пластика или алюминия.
Единственным условием нормального функционирования самозатемняющегося стекла является наличие электричества. Если это условие не выполняется, то электрофотохромное остекление будет выполнять роль обычного стекла.
Зачем нужно электрофотохромное стекло
Реалии окружающего нас мира, к сожалению, таковы, что очень часто хочется уйти от них, спрятаться за высоким забором или кирпичной стеной.
Время коммуналок и радостного общения с соседями осталось в далёком прошлом. Практически каждому современном человеку нужен уголок, где он сможет отдохнуть в тишине и покое вдали от посторонних глаз.
Конечно, с этими проблемам можно справиться при помощи толстых стен и плотных штор на окнах. Но тяжёлые портьеры не очень-то сочетаются с интерьером современного жилья. Вот здесь на помощь может прийти такое полезное изобретение, как стёкла с устроенной в них возможностью прохождения электрохимической реакции.
Дистанционный пульт в руках человека – это примета сегодняшнего дня. На подобный пульт можно вывести управление затемнением окон, а при необходимости – и стеклянных дверей.
Конечно, при помощи пульта тоже можно открывать и закрывать окна теми же шторами, но это, согласитесь, всё же прошлый век. Куда эффектней выглядит «радужный эффект» на оконных стёклах, пока они набирают необходимый процент затемнения.
Я думаю, что не требует доказательств тот факт, что большинству любителей комфортных поездок в авто электрофотохромное стекло пришлось по душе.
После установки его вместо обычных тонированных стёкол резко изменилась жизнь тех автолюбителей, которые регулярно выплачивали штрафы, но не могли отказать себе в удовольствии ездить в машине с затемнёнными стёклами.
Представьте себе революцию в головах гаишников, которые издалека видят затонированную машину и, естественно, останавливают её для выписки штрафа водителю. Можно только догадываться, что с ними происходит, когда они, не спеша, подходят к нарушителю, а, оказывается, нарушения-то нет и в помине, потому как все стёкла имеют нормальную прозрачность.
Подключенное к системе управления климатом в окнах офисного помещения электрофотохромное стекло убережёт его сотрудников от солнечных лучей в жаркую погоду, а значит, будет способствовать сохранению их работоспособного состояния, что в результате отразится на успешности работы всей организации.
Ко всем своим преимуществам стекло, о котором сегодня идёт речь, может добавить определение «энергосберегающее».
Именно такое стекло в жаркую погоду может существенно сократить расходы на электроэнергию. Ведь само по себе оно потребляет минимум электричества, а когда затемняет помещение, закрывая его от солнечных лучей, то предотвращает работу кондиционеров в повышенном режиме.
Спокойная работа кондиционерных систем уменьшает расходы на электроэнергию, а также повышает их рабочий ресурс.
Если в помещении установить обычные затемнённые стёкла, то, конечно, летом они справятся с повышенным перегревом, но зато зимой, когда в том же помещении будут активно работать радиаторы отопления, тонированные стёкла также не дадут солнечным лучам поучаствовать в обогреве.
Эта проблема снимается в том случае, когда в остеклении используются электрофотохромные стёкла, потому что появляется возможность в любой момент изменить светопропускаемость окон, установленных в любом помещении.
Среди остальных фактов стоит отметить ещё один: стёкла с программируемой светопропускной способностью на 30% (по сравнению с обычными) увеличивают звукоизолирующие свойства тех стеклопакетов, в которых они установлены.
Как видите, если заглянуть чуть глубже в тему использования стекла с электрофотохимической реакцией, то с уверенностью можно сказать, что это совсем не бесполезное изобретение.
Пример использования смарт стекла в конструкции перегородки помещения смотрите в видео:
Суть работы стекла
Если вы знакомы с понятием «триплекс», то вам не сложно будет понять, как устроено электрофотохромное стекло. В основе его конструкции лежит тот же принцип: несколько стёкол склеены между собой при помощи полимерного материала.
Единственное отличие в том, что вместо полимера между стёклами располагается слой, который при подаче небольшого электрического напряжения может изменять свой внутренний состав и прозрачность.
Замена полимера на электрофотохромный слой не ухудшает свойства слоёного триплекса, он остаётся таким же прочным, и при разрушении не разлетается на осколки, опасные для окружающих людей.
Плёнка с электрофотохромной функцией
Конструкторская мысль не стоит на одном месте, специалисты всё стараются придумать что-нибудь такое, что наверняка сможет заинтересовать сегодняшнего потребителя.
Не остановились изобретатели и на создании программируемого затемняемого стекла. Создали гибкую плёнку с той же функцией.
Конструктивно плёнка похожа на стекло – тоже присутствует рабочий слой из жидких кристаллов, только находится он между двумя прозрачными плёнками.
В остальном принцип работы тот же: на контакты, выведенные из пленки, подаётся электричество, заставляющее жидкие кристаллы изменять свой цвет.
С появлением работающих от электричества фотохромных плёнок отпала необходимость для получения контролируемого затемнения полностью менять стеклопакет. Теперь достаточно наклеить плёнку также как и обычную ламинацию, и окно приобретёт все функции электрофотохромного, к тому же получит дополнительную защиту.
Тоже самое относится и к автомобилям, в которых изначально были установлены обычные автостекла. Теперь их можно заламинировать не обычной тонированной, а электрофотохромной плёнкой.
Дополнительный плюс в изобретении плёнок с контролируемым затемнением – это их максимальный размер. Если стекло с такими же качествами не может быть больше чем 1000х2000мм, то плёнка может иметь габариты 1800х3500мм.
Изменяющийся взгляд через стеклянную поверхность
Смартфоны, смарт часы, смарт тв, смарт стекло, смарт плёнка – что следующее с приставкой «смарт» придет на помощь человеку?
Способность стекла с приставкой «смарт» быстро менять свою прозрачность позволило его изобретателям назвать свое детище «умным» стеклом, хотя такое стекло только при поверхностном взгляде на его функции можно назвать умным.
Само по себе это стекло не реагирует на изменение окружающего освещения или на действие других факторов, допустим, на перемену температуры.
На мой взгляд, фотохромное стекло, которое меняет прозрачность от воздействия ультрафиолетовых лучей, больше похоже на «умное». Однако если посмотреть на него с другой точки зрения, то затемнение фотохрома не контролируемо, а значит, им невозможно управлять.
Электрофотохромное стекло или плёнка, подключённые к компьютеру, запрограммированному на определённые действия, может действительно оставить ощущение, что остекление помещения выполняет разумные действия. Но на самом деле за все действия (уменьшение или увеличение прозрачности в нужный момент) отвечает компьютерная программа.
Без подачи электропитания смарт стекло находится в непрозрачном, матовом состоянии, потому что находящиеся в нём жидкие кристаллы хаотично заполняют все пространство.
Во время работы электричество заставляет жидкие кристаллы выстраиваться в таком положении, что стекло приобретает прозрачность.
При этом и в рабочем, и в состоянии покоя смарт стекло пропускает одинаковое количество света с той лишь только разницей, что когда стекло матовое, оно сильно рассеивает проходящий через него свет.
Варианты использования
Поскольку смарт стекло не имеет других ограничений в использовании, кроме обязательного наличия источника питания, то его можно применять в самых различных вариантах:
- для декорирования помещения;
- для улучшения звукоизоляции;
- для осуществления функций защиты (как триплекс);
- вместе с обычными и тонированными стёклами;
- для нанесения на него художественных рисунков.
Демонстрация работы смарт пленки в видео:
Методы применения стекла с переменной прозрачностью
Пока на стекло со встроенными в него жидкими кристаллами подаётся электрический ток, оно находится в прозрачном состоянии. Но как только напряжение на контактах исчезает, изображение предметов, находящихся по другую сторону от человека, который на них смотрит, моментально исчезает.
Управлять работой кристаллов можно с помощью обычных выключателей электрического тока.
Также возможно применение других устройств и способов для комфортного управления плавной или моментальной подачей напряжения. Таких как, например:
- пульт управления электроприборами на значительном (до 50 метров) расстоянии;
- подключение к компьютерной программе, подающей нужные по силе тока и по времени сигналы на включение рабочего состояния;
- включение по импульсу, который подаёт датчик, среагировавший на какое-либо движение;
- включение по запланированному временному графику.
Технические данные умного стекла
Смарт стекло характеризуется коротким периодом перехода из нерабочего матового состояния в рабочее прозрачное.
Время, которое отводится для этого перехода, занимает не более половины секунды.
Срок работы «умного» стекла, то есть перехода его из матового состояния в прозрачное, зависит от количества подключений. Стандартное число возможных изменений его обычного состояния – 3 000 000 раз.
«Умное» стекло не отличается особой требовательностью к работе в условиях низкой или высокой температуры окружающего воздуха. При превышении пределов в -200 и + 600 оно при подаче напряжения просто на это время не будет переходить в рабочее состояние. Но при возврате температуры в допустимые рамки смарт стекло восстановит все свои рабочие функции.
О производстве смарт стекла смотрите в видео: