Budowanie mądrzejszego, bardziej wydajnego okna

Zdjęcie: CascadiaWindows.com

Właściciele domów uwielbiają okna - światło, które przynoszą, widoki, które dążą. Eksperci ds. Energii nienawidzą okien - ciepło, które przynoszą, ciepło, które spuszczają, powodują dodatkowe zużycie energii. Wyścig jest kontynuowany, aby opracować technologię, która pozwoli właścicielom domów umieszczać okna, gdziekolwiek chcą, bez obawy o gwałtowny wzrost kosztów energii.

Powłoki o niskiej E
Okna nadal się poprawiają przez lata, najpierw z izolowanymi szklanymi jednostkami, które zapewniły strefę buforową powietrza między dwiema ścieżkami szklanymi, aby zmniejszyć utratę ciepła przez jednostki pojedyncze w chłodne pogodzie. Ulepszenia kontynuowane wraz z pojawieniem się powłok o niskiej lub niskiej emisyjności. Te metaliczne powłoki mikrothin odzwierciedlają ciepło, wysyłając je z powrotem tam, skąd pochodzi. Powłoki o niskiej E znacznie poprawiają jakość cieplną izolowanych szklanych jednostek, pomagając domom pozostać cieplejszym w zimie i chłodniejszy latem. Dodanie napełniania gazu argonu lub kryptonu między tymi powleczonymi patelami dodaje do właściwości izolacyjnych jednostki okiennej.

Na najwyższym poziomie dostępnej technologii okien są spektralnie selektywne powłoki. Powłoki są nakładane do szyb szklanych, aby zmniejszyć przyrost ciepła, blokując wybrane promienie przed wejściem do domu. To wzmocnienie do szkła powlekanego o niskim E pomaga jeszcze bardziej zmniejszyć utratę ciepła od wewnątrz i przyrost ciepła z zewnątrz. Służy również do ochrony mebli i tkanin wewnątrz wybielania słonecznego. Z wypełnioną gazem, spektgralnie selektywnym szkłem powleczonym w dobrze skonstruowanej izolowanej szklanej jednostce, wartość R okna może zbliżyć się. Mimo to, brak odcieni lub markizy, pokonanie słońca rzuca wyzwanie wszystkim oknom i powoduje zyskowanie ciepła słonecznego, które mogą zagrozić dowolnym budżetowi energetycznemu.

Nowa technologia okien
Firmy badają teraz technologie, które pozwolą maksymalne światło widzialne wejść do domu, blokując promienie, które powodują nagromadzenie ciepła w domu. Wprowadź przełączalne okna, które reagują ruchem przełącznika na ciemnie, rozjaśnij lub prawie całkowicie zablokuj słońce przed wejściem do przestrzeni życiowej. Technologia już istnieje, aby wprowadzić przełączalne szkło prywatności (SPG) do domów, ale te okna nie blokują przyrostu ciepła ani ultrafioletowej (UV) penetracji światła. SPG zmienia się z czystych na mleczną białą po zmianie, co pozwala światło wejść do przestrzeni wewnętrznej, podczas gdy widok jest blokowany z zewnątrz. Marvin Windows wprowadził tę technologię na rynek mieszkalny, ale został zmuszony do jej porzucenia z powodu problemów z jakością.

Nagrodą będzie odkrycie przełączalnego zabarwionego okna, które reaguje na światło i przyrost ciepła poprzez pochłanianie promieni, jednocześnie pozwalając na penetracja światła. Jedynym problemem jest to, że każda taka technologia musi usunąć szereg przeszkód przed dotarciem na rynek. Wiele firm konkuruje o opracowanie rozwiązania elektrochromowego lub chemicznego, które może przyciemnić i rozjaśnić okna na filmie przełącznika lub przez automatyczny czujnik.

Budowanie lepszego okna
Kluczowe przeszkody są trzykrotnie: trwałość, stabilność termiczna i niezawodność w odniesieniu do przełączania. Genttex Corporation, Zeland, Mich., Firma, znana z elektrochromowych luster samochodowych, które automatycznie przyciemniają i rozjaśniają się w celu wyeliminowania olśnienia, przechodzi własne testy dla elektrochromowych okien.

„Wzrost trwałości, dość znaczący”, mówi Tom Guar, wiceprezes ds. Badań chemicznych w Genttex. Mimo to celem musi być wyprodukowanie okna, które może wytrzymać przez 20 lat. „Kiedy się nad tym zastanowić, jest to dość trudne środowisko”, mówi Guar o naprężeniu okna zaprojektowanego do pochłaniania ciepła musi przetrwać. „Jeśli pomyślisz o szklanej panelu pochłaniając wielkie ilości światła i ciepła, stanie się bardzo gorąco, może nawet złamać szkło”, mówi.

Dodaj do tej podatności na penetrację wody, co stanowi problem dla wszystkich izolowanych szklanych jednostek (IGU) i penetracji tlenu, i jest wiele do pokonania. Marvin zmagał się z upewnieniem się, że film przylgnął do szkła, a pieczęć pozostała niezakłócona. Każdy przyszły produkt będzie musiał rozwiązać te same problemy.

Electrochromics mędrca, Faribault, Minn., Twórcy Sageglass, opracowali technologię okien elektromomatyczną, która przeszła wszystkie cztery poziomy testów przez Departament Energii. Powłoki elektrochromowe są bardzo podobne do powłok o niskiej E, ponieważ składają się z serii warstw nieorganicznych nakładanych na szkło. Warstwa magazynowa trzyma lit w celu zasilania przejścia, podczas gdy warstwa elektrochromowa zmienia się z czystej, na zabarwioną, na ciemność. Cała reakcja jest ustawiona przez sygnał elektroniczny odbierany z przełącznika. Sage stara się teraz współpracować z producentami szkła i okien w celu stworzenia produktu, który będzie dostępny dla konsumentów do użytku domowego.

Uczynienie wydajności okna w przystępnej cenie
„Myślę, że ich technologia jest bardzo dobra”, przyznaje Guar. Mimo to, jak to widzi, kluczem będzie wyprodukowanie okna, które jest niedrogie, niezawodne i trwałe. Mówi, że implikacje produkcyjne są ogromne. „Obsługa dużych arkuszy szkła jest nietrywialne”, mówi Guar. Pokrycie tego szkła filmem chemicznym jest jeszcze trudniejsze. „Nie jest to łatwe do osiągnięcia”, mówi Guar. Mimo to odpowiednie partnerstwo udostępniło szkło dla firm okiennych, które uważają, że mogłyby zapewnić niezawodną pieczęć dla tej technologii. Fakt, że Sage współpracuje z Honeywell, aby zapewnić możliwości przełączania, daje doskonały wzrost ich produktu.

To prawda, że ​​dostępne są technologie, które wykorzystują zaawansowane rozwiązania chemiczne w celu rozwiązania efektywności energetycznej. Heat Mirror, z Southwall Technologies w Palo Alto, Kalifornia., jest doskonałym produktem opracowanym do izolowania szkła od utraty ciepła i przyrostu ciepła. Okna lustra cieplnego mają izolacyjną barierę odblaskową, która jest zawieszona między szyjami szkła. Jest spektralnie selektywny i umożliwia wejście światła widzialnego podczas blokowania promieni w bliskiej podczerwieni, które powodują nagromadzenie ciepła. Działa jak trzecia warstwa izolacji i znacznie zwiększa wartość R ścian z oknami. Ale chociaż wartość R z oknami lustrzanymi cieplnymi jest wyjątkowa, koszt izolacji okien tego kalibru jest bardzo wysoki. I nie są możliwe do przełączania.

Kluczem do wygrania wyścigu o wysokiej wydajności, większość ekspertów zgadza się, jest opracowanie niedrogiej technologii, która może być masowa i trwać przez całe życie standardowej gwarancji okna.

Dla konsumentów technologia elektrochromowa może zrewolucjonizować umieszczenie okien i projektowanie domu, umożliwiając projektantom umieszczenie okien na fasadach skierowanych na zachód bez utrzymywania niesamowitego ciężaru, jakie umieszcza bicie zachodnie słońce w systemie klimatyzacji. Może to również oznaczać projektowanie chwalebnego porannego słońca, którego tak wielu domów uniknie. Co więcej, ponieważ ta technologia jest kontrolowana przez urządzenie, można ją nawet zaprogramować do automatycznego ciemnego lub rozjaśniania, aby klimaty wewnętrzne mogły być skutecznie kontrolowane, nawet gdy właściciel domu jest nieobecny.