Inteligentne okna, czyli przyszłość energooszczędnych budynków
W miarę jak globalne zapotrzebowanie na energię rośnie z powodu urbanizacji, postępu technologicznego i rozwoju przemysłu, potrzeba zrównoważonych rozwiązań w zarządzaniu energią w budynkach staje się coraz bardziej pilna. Nie jest to przypadek, bo budynki odpowiadają za 30–40% światowego zużycia energii, a tym samym znacznie przewyższają przemysł i transport pod względem popytu na energię. Znacząca część tego zużycia wynika z systemów ogrzewania, chłodzenia i wentylacji, a więc w tym, w czym okna odgrywają kluczową rolę.
Czytaj też: Rewelacyjne nagranie: Tak wygląda przez okna powrót na Ziemię z Księżyca na pokładzie statku Orion
Tradycyjne okna przyczyniają się do znacznych strat ciepła zimą i nadmiernego nagrzewania się pomieszczeń latem, co przekłada się na konieczność wykorzystywania ogrzewania i klimatyzacji, a to z kolei zwiększa zużycie energii. Dlatego też poszukiwanie bardziej efektywnych energetycznie rozwiązań doprowadziło do rozwoju inteligentnych okien, które mają na celu optymalizację przepływu ciepła bez utraty przezroczystości i dostępu do naturalnego światła dziennego. Mowa o elektrochromowych oknach, które są obecnie najczęściej stosowaną technologią w segmencie inteligentnych okien.
W przypadku okien elektrochromowych, dzięki zastosowaniu niewielkiego prądu elektrycznego, okna te zmieniają swoją strukturę molekularną, stając się częściowo nieprzezroczyste lub ciemne, co skutecznie blokuje światło podczerwone i zmniejsza nagrzewanie pomieszczeń. Mogą one redukować napływ ciepła o 60–70% w gorącym klimacie oraz ograniczać straty ciepła o 40% w chłodniejszych warunkach, przekładając się znacząco na zapotrzebowanie na klimatyzację i ogrzewanie. Okna są bowiem głównym mostkiem cieplnym, przez które ciepło ucieka lub wdziera się do środka.
Czytaj też: Przełom w budownictwie. Ten beton z biowłóknami przetrwa wszystko
Okna elektrochromowe mają swoje ograniczenia, bo polegają na energii elektrycznej oraz często ograniczają się do dwóch stanów – przezroczystego lub całkowicie zaciemnionego. Mimo tych wad, globalny rynek okien tego typu osiągnął wartość 5,2 miliarda euro w 2023 roku i nadal dynamicznie rośnie. Na szczęście specjaliści realizują też pracę nad oknami fotochromowymi, które reagują na światło ultrafioletowe (UV), automatycznie ciemniejąc w jaśniejszych warunkach. Zapewniają tym samym ochronę UV i prywatność, ale do tanich nie należą, a dodatkowo nie obsługują manualnej kontroli i są wrażliwe na warunki pogodowe.
Dopracowywane są też aktualnie okna termochromowe, które reagują na zmiany temperatury bez potrzeby korzystania z energii elektrycznej. Ich przystępność cenowa, ochrona przed UV i zdolność do blokowania światła podczerwonego czynią je interesującym rozwiązaniem. Zwłaszcza że szkło termochromowe może stopniowo zmieniać swoje zabarwienie w zależności od temperatury otoczenia, oferując większą elastyczność. Jednak obecne materiały termochromowe, takie jak dwutlenek wanadu, wymagają ekstremalnych temperatur (powyżej 67°C), by efektywnie odbijać promieniowanie podczerwone, co ogranicza ich praktyczne zastosowanie. Naukowcy walczą więc o sprawienie, aby były znacznie bardziej praktyczne.
Czytaj też: Okna na miarę XXI wieku. Jak działa ta inteligentna technologia?
Tak więc oto zapowiada się przyszłość okien, bo nie sztuką jest dodawanie do nich kolejnych warstw, a gruntowne przemyślenie ich głównego budulca – szkła. Pewne jest więc, że w następnych latach coraz częściej będziemy słyszeć o różnych typach inteligentnych okien, które znajdą zastosowanie nie tylko w budownictwie, ale też samolotach czy samochodach.