Majitelé domů milují okna - světlo, které přinášejí, výhledy, které rámují, pocit, který dávají domovům. Energetičtí experti nenávidí okna - teplo, které přinášejí, teplo, které odvádějí, přidanou spotřebu energie, kterou způsobují. Závod bude pokračovat ve vývoji technologie, která majitelům domů umožní umístit okna kamkoli chtějí bez obav z raketových nákladů na energii.
Low-e nátěry
Okna se v průběhu let neustále zlepšovala, nejprve s izolačními skleněnými jednotkami, které vytvářely nárazníkovou zónu vzduchu mezi dvěma skleněnými tabulemi, aby se snížily tepelné ztráty způsobené jednotkovými skleněnými jednotkami během chladného počasí. Vylepšení pokračovala s příchodem povlaků s nízkou nebo nízkou emisivitou. Tyto mikrotinové kovové povlaky odrážejí teplo a posílají jej zpět, odkud pochází. Povlaky s nízkým obsahem e významně zlepšují tepelnou kvalitu izolačních skleněných jednotek a pomáhají domovům zůstat v zimě teplejší a v létě chladnější. Přidání argonové nebo kryptonové plynové náplně mezi tyto potažené tabule zvyšuje izolační vlastnosti okenní jednotky.
Na špičce dostupné technologie oken jsou spektrálně selektivní nátěry. Povlaky se nanášejí na skleněné tabule, aby se snížil tepelný zisk blokováním vstupu vybraných paprsků do domu. Toto vylepšení skla s nízkým pokrytím e pomáhá dále snižovat tepelné ztráty zevnitř a tepelné zisky zvenčí. Slouží také k ochraně nábytku a látek uvnitř před bělením na slunci. S plynem plněným, spektrálně selektivně potaženým sklem v dobře zkonstruované jednotce izolovaného skla se může hodnota R okna blížit hodnotě R dobře izolované stěny. Přestože chybí sluneční clony nebo markýzy, sluneční paprsky napadají všechna okna a způsobují solární tepelné zisky, které mohou ohrozit jakýkoli rozpočet na energii.
Nová technologie oken
Společnosti nyní zkoumají technologie, které umožní proniknutí maximálního viditelného světla do domácnosti a blokování paprsků, které způsobují hromadění tepla v domácnosti. Vstupte do přepínatelných oken, která pohybem vypínače reagují na ztmavení, zesvětlení nebo téměř úplné zablokování vstupu slunce do obytného prostoru. Již existuje technologie, která přináší do domácností přepínatelné privátní sklo (SPG), ale tato okna neblokují tepelný zisk ani průnik ultrafialového (UV) světla. Po přepnutí se SPG změní z jasné na mléčně bílou, což umožňuje vstupu světla do vnitřního prostoru, zatímco výhled je blokován zvenčí. Společnost Marvin Windows přinesla tuto technologii na rezidenční trh, ale kvůli problémům s kvalitou byla nucena ji opustit.
Výhrou bude objevení přepínatelného tónovaného okna, které reaguje na zisk světla a tepla absorpcí paprsků a současně umožňuje pronikání světla. Jediným problémem je, že jakákoli taková technologie musí před vstupem na trh odstranit řadu překážek. Mnoho společností soutěží o vývoj elektrochromního nebo chemického okenního řešení, které může okna ztmavit a zesvětlit pouhým přepnutím spínače nebo automatickým senzorem.
Budování lepšího okna
Klíčové překážky jsou trojí: trvanlivost, tepelná stabilita a spolehlivost při přepínání. Společnost Gentex Corporation, společnost Zeeland, Michigan, známá svými elektrochromními automobilovými zrcátky, která automaticky ztmavují a zesvětlují, aby eliminovaly oslnění, prochází vlastními testy na elektrochromní okna.
„Udělali jsme zvýšení odolnosti, poměrně významné,“ říká Tom Guar, viceprezident chemického výzkumu pro Gentex. Přesto musí být cílem vyrobit okno, které vydrží 20 let. "Když o tom přemýšlíte, je to docela náročné prostředí," říká Guar o namáhání, které musí vydržet okno určené k pohlcování tepla. "Pokud si myslíte, že vaše skleněná tabule absorbuje velké množství světla a tepla, bude velmi horká, možná dokonce praskne sklo," říká.
Přidejte k tomu náchylnost k pronikání vody, což je problém všech izolačních skleněných jednotek (IGU), a pronikání kyslíku, a je toho hodně co překonat. Marvin se snažil zajistit, aby film přilnul ke sklu a těsnění zůstalo nerušené. Jakýkoli budoucí produkt bude muset řešit stejné problémy.
Společnost Sage Electrochromics, the Faribault, Minn., Tvůrci společnosti SageGlass, vyvinula technologii elektrochromního okna, která prošla všemi čtyřmi úrovněmi testování ministerstvem energetiky. Elektrochromní povlaky jsou podobné povlakům s nízkým obsahem e, protože se skládají z řady anorganických vrstev nanesených na sklo. Úložná vrstva obsahuje lithium k napájení přechodu, zatímco elektrochromní vrstva se mění z čiré na tónovanou a tmavou. Celá reakce je spuštěna elektronickým signálem přijatým ze spínače. Sage se nyní snaží navázat spolupráci s výrobci skla a oken, aby vytvořili produkt, který bude spotřebitelům k dispozici pro domácí použití.
Zvýšení efektivity oken
"Myslím, že jejich technologie je velmi dobrá," připouští Guar. Jak však vidí, klíčem bude výroba okna, které je cenově dostupné, spolehlivé a odolné. Důsledky pro výrobu jsou podle něj obrovské. "Manipulace s velkými skleněnými tabulemi je nepodstatná," říká Guar. Zakrytí tohoto skla chemickým filmem je ještě těžší. "Není to snadné dosáhnout," říká Guar. Správné partnerství by přesto poskytlo sklo sklářským společnostem, které mají pocit, že by mohly této technologii poskytnout spolehlivé těsnění. Skutečnost, že Sage uzavírá partnerství se společností Honeywell za účelem zajištění možnosti přepínání, poskytuje jejich produktu velkou podporu.
Samozřejmě existují dostupné technologie, které využívají pokročilá chemická řešení k řešení energetické účinnosti. Heat Mirror od společnosti Southwall Technologies v Palo Alto v Kalifornii je vynikající produkt, který byl vyvinut k izolaci skla od tepelných ztrát a tepelných zisků. Okna Heat Mirror mají izolační reflexní bariéru, která je zavěšena mezi skleněnými tabulemi. Je spektrálně selektivní a umožňuje vstup viditelného světla, zatímco blokuje blízké infračervené paprsky, které způsobují hromadění tepla. Funguje jako třetí vrstva izolace a výrazně zvyšuje R-hodnotu stěn s okny. Přestože je hodnota R u oken Heat Mirror výjimečná, náklady na izolaci oken tohoto kalibru jsou velmi vysoké. A nelze je přepínat.
Klíčem k vítězství v závodě s vysokou efektivitou výroby oken, většina odborníků souhlasí, je vývoj cenově dostupné technologie, kterou lze hromadně vyrábět a vydrží po celou dobu životnosti standardní záruky na okna.
Pro spotřebitele může elektrochromní technologie způsobit revoluci v umisťování oken a domácím designu, což návrhářům umožňuje umisťovat okna na fasády orientované na západ, aniž by utrpěla neuvěřitelnou zátěž, kterou na klimatizační systém klade západní slunce. Může to také znamenat návrh pro slavné ranní slunce, kterému se v současnosti tolik domů vyhýbá. Ještě lépe, protože tato technologie je řízena zařízením, lze ji dokonce naprogramovat tak, aby automaticky ztmavila nebo zesvětlila, takže lze účinně ovládat vnitřní klima, i když majitel domu chybí.