«Умное стекло» в современной архитектуре | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (51) апрель 2013 г.

Статья просмотрена: 1372 раза

Библиографическое описание:

Отческих К. А. «Умное стекло» в современной архитектуре // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 86-88. — URL https://moluch.ru/archive/51/6513/ (дата обращения: 21.09.2018).

Много миллионов лет назад началась история стекла. Идею этого современного конструкционного материала подсказала сама природа. Стекло возникло из расплава песка в жерле вулкана. В строительной технологии впервые стали применять этот материал для остекления световых проемов в Романский период (ок. 1000–1500 гг.). Именно тогда архитекторы обратили внимание на этот материал.

С конца XIX века стекло применяют при возведении промышленных, гражданских и жилых зданий. Дизайнеры и архитекторы охотно используют этот высокотехнологичный, функциональный, экологичный, эстетичный строительный материал в своих проектах. В XXI веке стекло приобрело новые масштабы и стало одним из главных строительных материалов. Ведь благодаря таким физико-механическим свойствам, как повышенная атмосферостойкость, высокая твердость, прочность, исключительная химическая стойкость, высокие показатели тепло- и звукоизоляции, долговечность, он вполне способен заменить кирпич, дерево и бетон.

Ограждающие и несущие конструкции зданий, элементы интерьера, и даже полностью дома и сооружения возводят из стекла. И в наш век, стеклянный современный фахверковый дом это не фантазия архитектора, а реальность (рис. 1). Еще более новаторский проект стеклянного дома в 2012 году представил итальянский дизайнер и архитектор Карло Сантамборджио. Стены, потолки, мебель, предметы интерьера — все выполнено из стекла. [3]

Рис. 1. Современный фахверковый дом

Рис. 2. Проект стеклянного дома по задумке архитектора Карло Сантамборджи


Многие из нас согласятся с тем, что сегодня невозможно представить городской ландшафт без «зеркально-стеклянной» архитектуры. Открытость форм и пространств, связь интерьера с пейзажем, абстрактность — все это выражается в новой пластике архитектурного пространства. Уникальные оптические свойства стекла придают архитектурную выразительность и формируют гармоничность массива застройки. Фасады современных многоэтажных зданий из тысячи прозрачных стекол напоминают блестящий занавес. Вертикальная архитектура из стекла меняет горизонты городов и становится трендом современности.

Рис. 3 Небоскреб «Бурдж — Халифа» в Дубае


Автор проекта — Адриан Смит.

Это самое высокое сооружение в мире. Высота башни составляет 828 метров.

Здание отделано тонированными стеклянными термопанелями, уменьшающими нагрев помещений внутри. Площадь остекления здания примерно равна площади 17 футбольных полей. [4]

Потребность в стекле растет с каждым годом. Человек научился создавать высокотехнологичное стекло и применять его для амбициозных проектов в строительстве. Благодаря современным разработкам и технологиям, этот строительный материал приобретает энергосберегающие, улучшенные теплотехнические и иные инновационные свойства.

Создать уют и комфорт внутри помещений — это непременная задача окон. Тепло-, звуко-, энергосберегающие стеклопакеты устанавливают сегодня повсеместно. Они удерживают тепло внутри помещения и, как следствие, этого экономят деньги потребителя, а также изолируют внутреннее пространство здания от шума внешней среды.

Суть технологии производства таких окон заключается в следующем: на внутренние поверхности стекол, входящих в состав стеклопакета, наносится теплоотражающее покрытие (ионы серебра). Оно пропускает и удерживает ультрафиолетовые лучи, создавая комфорт внутри помещения. Пространство между стеклами заполняют инертным газом, что позволяет снизить теплопотери. Для придания стеклопакету звукоизоляционных свойств применяют стекла различной толщины и триплексы.

А что если стекло будет автоматически регулировать освещение, препятствовать конденсации влаги, самоочищаться и иметь другие инновационные свойства? Над этим вопросом работали ученые всего мира и создали так называемое «Smart glass» («Умное стекло»).

Ученые Эстонского центра развития нанотехнологий (Nano TAK) разработали стекло с изменяемой прозрачностью. Энергоэффективное стекло это своеобразный сэндвич, состоящий из двух стекол с начинкой из активных металлов — индия и олова, а также гелево-солевого слоя. Стоит только электричеству подействовать, как поверхность становится прозрачной. Это достигается в результате упорядоченного расположения кристаллов гелевого слоя при подаче питания на слой окислов индия и олова. Для затенения стекла размером 90*170 см. электричества требуется крайне мало примерно 3–5 Вт. Однако эта разработка европейских технологов эффективна только при положительных и незначительных отрицательных температурах. Ученые из Дубны и Москвы предполагают совместить эту технологию с электрообогреваемым покрытием, учитывая климатические условия эксплуатации. Это покрытие наносится сплошным слоем на всю поверхность стекла, и затем по периметру накладываются токопроводные шины, по которым подводится электричество. Таким образом поверхность стекла нагревается.

Однако для высотных зданий с фасадами из электрохромных стекол требуется в целом большое количество энергии. Дополнительным источником энергии могут являться фотогальванические элементы, располагающиеся на фасадах.

В свою очередь, студент Технологического университета Делфта (Нидерланды) запатентовал технологию, согласно которой стекло способно самостоятельно производить электроэнергию из солнечного света и становится благодаря этому прозрачным и матовым. В основе этой технологии лежит люминесцентный солнечный концентрат (ЛСК). Он представляет конструкцию, состоящую из пленок полимера, склеенных со стеклом и фотоэлементы, прикрепляемые по периметру стекла. Толщина пленки равна 250 микрометра. Она получается путем растворения специально синтезированных люминофоров в полимерной композиции. Пленка улавливает часть солнечного спектра, а фотогальванические элементы преобразуют солнечную энергию в электрическую. Ученые России и Франции разработали ЛСК с более высоким коэффициентом концентрации и «нулевым» самопоглощением энергии, по сравнению с аналогами. Кроме того, одно окно способно создать несколько десятков Ватт мощности. Это инновационное свойство стекла позволит электроэнергетике выйти на новый уровень развития и снизить потребность человечества в сырьевых ресурсах: уголь, газ, нефть и др.

Исследователи из Китая разработали еще один вид «Умного стекла». Стекло способно выполнять 3 функции:

  • аккумулировать энергию;

  • контролировать освещенность помещения (путем изменения прозрачности);

  • контролировать температуру помещения.

Все это обусловлено технологической «начинкой» окна. Она представляет совокупность солнечной батареи, конденсатора большой емкости из полианилина и электрохромной пленки. С увеличением светового потока стекло адсорбирует электроэнергию, а затем начинает уменьшать светопропускающую способность. По словам Вея Чжисян (разработчика данного вида стекла), окно можно свернуть как рулонную штору в тот момент, когда оно не используется.

Сегодня окна способны противостоять грязи и пыли. Новейшая разработка российских ученых позволяет сэкономить материальные и физические ресурсы. Одну из сторон горячего стеклянного листа покрывают слоем двуокиси титана. Это вещество обладает удивительным свойством: как только вода попадает на поверхность покрытия она стекает с нее, забирая с поверхности стекла грязь и окно таким образом очищается. При этом покрытие является фотоактивным. Ультрафиолетовые лучи солнца всегда поддерживают его в активном состоянии, то есть на покрытии органический материал разлагается на воду и двуокись углерода, а затем смываются дождем.

Корреляция архитектуры и строительных материалов обеспечили кардинальный прогресс в строительстве. Стекло заняло значимое положение среди строительных материалов и обеспечило новое видение пространства.


Литература:

  1. Айрапетов Г. А. Строительные материалы: учебно-справочное пособие / Г. А. Айрапетов, О. К. Безродный, А. Л. Жолобов. — М: Изд-во Феникс, 2009. — 699 с.

  2. Маклакова Т. Г.. Архитектура двадцатого века — М.: Изд-во АСВ, 2001.-200 с.

  3. http://home4us.ru/zagorod/steklyannyj-dom/

  4. http://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %91 %D1 %83 %D1 %80 %D0 %B4 %D0 %B6- %D0 %A5 %D0 %B0 %D0 %BB %D0 %B8 %D1 %84 %D0 %B0

  5. Магай А. А. Инновационные технологии в остеклении фасадов высотных зданий/ А. А. Магай, П. П. Семикн// Энергосовет, 2012. — № 4(23) — с. 48–52.

  6. Обзор СМИ. Новые разработки в оконной индустрии/ Обзор СМИ// Энергосовет, 2012 — № 4(23) — с.67–73.


Основные термины (генерируются автоматически): стекло, поверхность стекла, окно, TAK, материал, Умное стекло.


Похожие статьи

История выдувания оконных стекол | Статья в журнале...

Возможно, он был известен и в древности, но следует отметить, что халявные оконные стекла XI-XIII вв., похожие на римские неодинаковой толщиной, отличаются от них, однако, гладкостью поверхности с обеих сторон.

Оценка эффективности использования низкоэмиссионного...

Эмисситент поверхности (Е) определяет излучающую способность стекла (у обычного стекла Е

4. Благодаря высокотехнологичному покрытию «умное» остекление работает в двух

1. Информационная статья «Низкоэмиссионное стекло» компании «Окна-Питер», режим доступа...

Энергосберегающие оконные системы: состояние, тенденции...

Четвертым этапом в создании энергосберегающих оконных конструкций явилась разработка Smart-окон (умные или интеллектуальные окна).

Более глубокое изучение материалов позволит увеличить энергоэффективность оконных конструкций. Рынок оконного стекла.

Рабочие инструменты древнего стеклодела | Статья в журнале...

Долок служит для придания шарообразной формы наборке стекла путем ее вращения, а также, чтобы закрепить ее, сделав поверхность более вязкой и твердой за счет ее

Так, например, при изготовлении бутылок и оконного стекла он стоит, а при выработке посуды — сидит.

Робот для очистки стеклянных поверхностей...

робот, система управления, Аккумуляторная батарея, размер стекла, поверхность стекла, поверхность препятствия, мойка окон, модуль, внешняя поверхность, состояние робота.

Оценка целесообразности и актуальности разработки методов...

При этом практически никогда не принимается в расчет отражающая способность поверхности стен и окон, их способность к

Процентное соотношение этих показателей обуславливает оптические показатели материалов. Стекло обладает большим процентом пропускания до...

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Например, оконные стекла, с нанесенными на их поверхность ППП с

В более сложных оконных конструкциях, которые получили название «Умные окна», ППП необходимы для того, чтобы объединить в одну электрическую цепь электрохромные панели, которые меняют...

Водостойкость связующих, наполненных отходом производства...

В статье приводятся результаты исследований водостойкости эпоксидных связующих на основе отходов производства оптического стекла и технического углерода. Ключевые слова: водостойкость, эпоксидное связующее, композиционный материал.

Роль защитных оконных пленок в обеспечении благоприятных...

Альтернативным решением проблемы является нанесение на оконные стекла защитных упрочняющих пленок.

По некоторым подсчетам [3] определено, что теплопотери через остекленные поверхности составляют 30–60 % от суммарных потерь.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

История выдувания оконных стекол | Статья в журнале...

Возможно, он был известен и в древности, но следует отметить, что халявные оконные стекла XI-XIII вв., похожие на римские неодинаковой толщиной, отличаются от них, однако, гладкостью поверхности с обеих сторон.

Оценка эффективности использования низкоэмиссионного...

Эмисситент поверхности (Е) определяет излучающую способность стекла (у обычного стекла Е

4. Благодаря высокотехнологичному покрытию «умное» остекление работает в двух

1. Информационная статья «Низкоэмиссионное стекло» компании «Окна-Питер», режим доступа...

Энергосберегающие оконные системы: состояние, тенденции...

Четвертым этапом в создании энергосберегающих оконных конструкций явилась разработка Smart-окон (умные или интеллектуальные окна).

Более глубокое изучение материалов позволит увеличить энергоэффективность оконных конструкций. Рынок оконного стекла.

Рабочие инструменты древнего стеклодела | Статья в журнале...

Долок служит для придания шарообразной формы наборке стекла путем ее вращения, а также, чтобы закрепить ее, сделав поверхность более вязкой и твердой за счет ее

Так, например, при изготовлении бутылок и оконного стекла он стоит, а при выработке посуды — сидит.

Робот для очистки стеклянных поверхностей...

робот, система управления, Аккумуляторная батарея, размер стекла, поверхность стекла, поверхность препятствия, мойка окон, модуль, внешняя поверхность, состояние робота.

Оценка целесообразности и актуальности разработки методов...

При этом практически никогда не принимается в расчет отражающая способность поверхности стен и окон, их способность к

Процентное соотношение этих показателей обуславливает оптические показатели материалов. Стекло обладает большим процентом пропускания до...

Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов.

Например, оконные стекла, с нанесенными на их поверхность ППП с

В более сложных оконных конструкциях, которые получили название «Умные окна», ППП необходимы для того, чтобы объединить в одну электрическую цепь электрохромные панели, которые меняют...

Водостойкость связующих, наполненных отходом производства...

В статье приводятся результаты исследований водостойкости эпоксидных связующих на основе отходов производства оптического стекла и технического углерода. Ключевые слова: водостойкость, эпоксидное связующее, композиционный материал.

Роль защитных оконных пленок в обеспечении благоприятных...

Альтернативным решением проблемы является нанесение на оконные стекла защитных упрочняющих пленок.

По некоторым подсчетам [3] определено, что теплопотери через остекленные поверхности составляют 30–60 % от суммарных потерь.

Задать вопрос