انواع شیشه های هوشمند و تکنولوژی ساخت آنها

پیش از این استفاده از پنجره های معمولی مانند پنجره ترمال بریک و یو پی وی سی و حتی مدل های قدیمی رایج بوده است  اما امروزه با فناوری های جدید کم کم جای خود را به پنجره های هوشمند می دهند.

شیشه‌های هوشمند که با نام پنجره‌های هوشمند هم شناخته می‌شوند، بر اساس تکنولوژی به کار رفته در آن‌ها دارای انواع مختلفی هستند. شیشه هوشمند یا Smart Glass با استفاده از جریان برق قابلیت تغییر حالت از شفاف به مات یا روشن به تیره را دارند. این شیشه‌ها ورود نور خورشید و دید به فضا را کنترل می‌کنند. در ادامه این مقاله شما را با انواع شیشه‌های هوشمند بر اساس تکنولوژی آن‌ها آشنا می‌کنیم.

شاید به فکر تعویض پنجره یو پی وی سی باشید اما با خواندن این مقاله به فکر استفاده از تکنولوژی های جدیدتر میوفتید.

تکنولوژی شیشه هوشمند

شیشه‌های هوشمند از تکنولوژی PDLC برخوردارند. مایع پراکنده یا PDCL ، مخفف عبارتPolymer Dispersed Liquid Crystal ، یک کلاس از تکنولوژی‌های الکتریکی، فتونی و حرارتی است که در ساخت شیشه هوشمند استفاده می‌شود. تکنولوژی PDCL در دهه 1980 در ایالات متحده آمریکا ساخته شد و به ثبت رسید. از آن زمان به بعد این تکنولوژی بعنوان صنعتی جدید در سطح جهانی توسعه یافت.

فناوری الکتروکرومیک، در تکمیل عملکرد شیشه‌های هوشمند به کمک می‌آید. در واقع شیشه‌های الکتروکروماتیک، انواعی از شیشه‌ها هستند که با ورود جریان الکتریکی در طی یک واکنش شیمیایی، وضعیت شفافیت شیشه را تغییر می‌دهد

دلیل اهمیت شیشه‌های هوشمند

یکی از مهمترین دلایل اهمیت شیشه‌های هوشمند سازگاری آن با محیط زیست است. این شیشه‌ها پس از نسل شیشه‌های دوجداره که بعنوان عایق حرارتی و صوتی استفاده می‌شدند، روی کار آمده اند. پنجره هوشمند با کنترل عبور نور خورشید، به خاصیت عایق بودن پنجره‌های دوجدار می‌افزاید. به همین دلیل مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. علاوه بر آن، در طراحی فضا، به دلیل خاصیت شفاف یا مات بودن آن، مورد استقبال طراحان زیادی قرار گرفته است.

اجزای شیشه‌های هوشمند

شیشه‌های هوشمند از 4 جزء اصلی تشکیل می‌شوند:

شیشه

میکروفیلم هوشمند

اینورتر برق

ریموت کنترل

در خصوص میکروفیلم‌ها باید گفت این فیلم‌ها خودشان از چند لایه تشکیل شده‌اند؛ لایه ابتدایی از ورق‌های پلیمری تشکیل شده. روی آن یک لایه نازک از ماده شفافی که حاوی جریان الکتریسیته است، پوشیده شده. بین این دولایه هم ماده‌ی PDLC قرار گرفته که همان تکنولوژی کریستال مایع است.

عملکرد این لایه‌ها به این صورت است که کریستال‌های مایع به صورت نامنظم در یک لایه پلیمری پخش شده‌اند؛ همین دلیل اصلی مات شدن شیشه است که پرتوهای نور را می‌شکند و فیلم را مات می‌کند. حالت شفاف آن هم با عبور جریان برق از دو لایه رسانا ایجاد می‌شود. در واقع جریان برق، تمام کریستال‌های نامنظم را هم جهت می‌کند تا عبور نور بدون شکست انجام شود؛ نتیجه آن شفاف شدن شیشه است.

لمینت

یکی از انواع شیشه های هوشمند ، شیشه هوشمند لمینت است. در این نوع میکروفیلم هوشمند بین دو شیشه لمینت و وکیوم می‌شود. این شیشه هوشمند ضد آب، آنتی استاتیک و آنتی یو وی است. برای دیواره حمام، درب اتومات، انواع پنجره‌ها، پارتیشن‌های اداری و دیواره‌های بیرونی استخر، می‌توان از نوع لمینت شیشه‌های هوشمند استفاده کرد.

شیشه هوشمند برچسبی

در شیشه‌های هوشمند برچسبی، میکروفیلم هوشمند به صورت ورقه‌ای که یک روی آن دارای برچسب است، پشت شیشه چسبانده می‌شود. این لایه از آنجایی که میان دو شیشه محصور نمی‌شود و در معرض ضربه، گرد و غبار، نور مستقیم و آب و مایعات قرار دارد، دوام و عمر کوتاه‌تری در مقایسه با شیشه‌های هوشمند لمینت دارد.

الکتروکرومیک

در این نوع از شیشه‌های هوشمند می‌توان سرعت انتقال نور را بر اساس میزان جریان الکتریکی تغییر داد. در واقع این شیشه‌ها دارای 3 حالت شفاف، نیمه مات و مات هستند. در واقع اگر تابش نور ملایم باشد، شفاف هستند و اگر از یک حدی نور شدیدتر باشد، به حات نیمه مات یا کاملاً مات تغییر حالت می‌دهند. این تغییر حالت برای شیشه‌های الکتروکرومیک کمی زمانبر است.

شیشه هوشمند LC

این شیشه‌ها مانند شیشه‌های هوشمند بر اساس تکنولوژی PDLC قبل از عبور جریان الکتریکی شفاف هستند. با این تفاوت که سرعت تغییر بین دو حالت مات و شفاف در شیشه‌های PDLC سریعتر از سایر فناوری‌ها هستند. از جمله کاربردهای شیشه‌های هوشمند LC در ساختمان‌های اداری و تجاری است؛ آن هم به دلیل خاصیت مات شوندگی آن‌ها بعنوان Privacy Glass است.

شیشه  SPD

این نوع شیشه هم مانند شیشه هوشمند LC و PDLC با برقراری جریان الکتریکی مات می‌شوند. این شیشه‌ها در حالت عادی شفاف هستند. یکی از ویژگی‌های شیشه‌های SPD و LC این است که برای مات ماندن، نیاز به جریان دائمی الکتریکی دارند.

شیشه ترموکرومیک

شیشه‌های ترموکرومیک برای تنظیم گرمای محیط داخلی ساختمان کاربرد دارند. این شیشه‌ها بر اساس میزان گرمای جذب شده، انتقال نور را کنترل می‌کنند. به همین دلیل در کاهش مصرف انرژی ساختمان تاثیر زیادی دارند.

شیشه فتوکرومیک

این شیشه‌ها عملکردی مانند تغییر رنگ برخی عینک‌ها به حالت عینک آفتابی زمانی که در مقابل آفتاب شدید قرار می‌گیرند، دارد. شیشه‌های فتوکرومیک در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) تغییر رنگ می‌دهند به همین دلیل گزینه‌های مناسبی برای استفاده در نمای ساختمان‌ها هستند.

انواع شیشه هوشمند از نظر کاربرد:

انواع شیشه هوشمند از نظر کاربرد را به دو مدل مات شونده و خود تمیز شونده تقسیم می‌شوند.

شیشه هوشمند مات شونده:

شیشه هوشمند مات شونده یا مات شو اتوماتیک، در هتل‌ها مکان‌های تجاری سازمان‌های بهداشت و درمان مجتمع‌های مسکونی بسیار استفاده می‌شود. طرفداران آن به دلیل خصوصیاتی چون بهبود ظاهر محیط داخلی، عمر طولانی آن، کاهش درخشش و کرنش چشم در کنار افزایش عملکرد فضا بسیار زیادتر از سایر انواع شیشه هوشمند می باشد. گران بودن و گرم کردن محیط به دلیل جذب نور تنها دو عیب این مدل می باشد.

شیشه هوشمند خود تمیز شونده:

این مدل شیشه‌ها با پوشش بیرونی خود از جنس دی اکسید تیتانیوم باعث تمیز ماندن سطح شیشه در همه شرایط می‌شوند. ساختمان های اداری مسکونی استخرها و بسیاری از مراکز صنعتی از این مدل شیشه هوشمند استفاده می‌کنند. صرفه جویی در وقت و هزینه، کاهش مصرف انرژی، افزایش مقاومت شیشه در برابر سایش، شفافیت بیشتر و جلوگیری از به جای ماندن رد انگشتان، آب و کثیفی از مزایای شیشه هوشمند خود تمیز شونده می باشد. بهتر است برای استفاده حداکثری از مزایای این مدل شیشه آن‌ها را در مکان‌هایی که مورد نور مستقیم خورشید قرار می‌گیرند استفاده کنید؛ چرا که در خورشید به گونه‌ای باعث فعال شدن آن می شود.

شیشه‌های آفتاب گیر:

شیشه های آفتاب‌گیر نیز نوعی از شیشه های هوشمند محسوب می‌شوند که نور خورشید کمتری را دریافت می‌نمایند. روش عملکرد شیشه های آفتاب‌گیر توسط فناوری نانو یا همان فناوری ترموکرومیک عمل می‌کنند.
روش عملکرد شیشه های آفتاب‌گیر به این صورت خواهد بود که ساختمان نور کافی را دریافت کرده اما شیشه‌ها مانع از جذب گرمای خورشید شده و در مقابل گرمای ناشی از نور آفتاب دارای نوعی عایق‌بندی هستند.
شیشه های هوشمند آفتاب‌گیر کمک شایانی به پایداری محیط‌ زیست کرده و برای نمای ساختمان‌های تمام شیشه ای که نور آن‌ها از طریق آفتاب تأمین می‌شود استفاده می‌گردد.

فناوری نانو با استفاده از چند روش سبب ایجاد شیشه آفتاب‌گیر شده که عبارت‌اند از:

پوشش‌هایی از جنس فیلم هوشمند که دارای حساسیت به طیف خاصی از نور مانند نور فروسرخ می‌باشند. زیرا نور فروسرخ سبب گرم‌تر شدن فضا شده و با جذب این طیف مانع از جذب گرما می‌شوند.

نمونه دیگر استفاده از فناوری نانو در ساختمان استفاده از عملکرد فتوکرومیک است که شبیه‌سازی شیشه مورداستفاده برای ساختمان با عینک‌های فتوکرومیک بوده و در عین انتقال نور با زدن یک دکمه سبب جذب گرمای آفتاب می‌شوند.

روش سوم استفاده از تکنولوژی الکتروکرومیک است که شیشه به تغییر دما حساس بوده و با افزایش دما به‌طور خودکار رنگ شیشه رو به تیرگی می‌رود.

بیشترین کاربرد شیشه آفتاب‌گیر برای نمای شیشه ای هوشمند بوده که نیاز به نور ناشی از تابش خورشید داشته اما گرما را دفع نماید.

نحوه‌ی کار شیشه‌های هوشمند :

امروزه می توان با استفاده از فناوری نانو، با کنترل خصوصیات مختص به شیشه، تغییراتی را در اتم های آن ایجاد کرد. برای مثال در صنعت شیشه می توان با استفاده از فناوری نانو شیشه های کنترل کننده انرژی و یا شیشه های محافظ آتش ساخت. شیشه ی کنترل کننده انرژی باعث کم کردن امواج ماورا بنفش و همچنین مادون قرمز می شود و نورهای مرئی را تنظیم می کند و از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

 

منبع

تهیه کننده : محمدرضا زرکش