Новим словом у склінні вікон є вікна з перемикаються і регульованими характеристиками прозорості, в яких для захисту розумних вікон використовуються динамічні і керовані прозорі ізоляційні шари, а також вікна з вбудованими в них жалюзі або шторами. Стратегії управління дозволяють цим шторам динамічно змінювати значення світлопропускної здатності, а розумні вікна з розумним склінням (скло з фотохромним покриттям, здатне змінювати ступінь прозорості під впливом слабких електричних сигналів) можуть регулювати коефіцієнт сонячного тепла для досягнення бажаних цілей енергозбереження. Такі розумні вікна вже використовуються в багатьох розвинених країнах для мінімізації теплових навантажень і зниження витрат на опалення та охолодження не тільки для великих комерційних будівель, але і для приватного житлового будівництва.
Є передумови для значної економії, при наближенні в загальній концепції створення «розумного будинку» до моделювання управління змінно-прозорими і непрозорими інтегрованими жалюзі, в середовищі функціонування всієї будівлі. Для більш точного прогнозування впливу їх характеристик в різних проектних і експлуатаційних стратегіях зараз проводяться тривалі спостереження і динамічні вимірювання в різних кліматичних зонах.
Для недорогих систем вже впроваджуються спрощені двоступеневі елементи для управління стрілочними вікнами з метою поліпшення енергетичних показників будівлі в режимах опалення та охолодження. Дослідження енергоефективності, проведене ще в 2019 році, з використанням прототипів житлових будинків, розташованих в чотирьох містах США і Канади (від крайнього півдня США до північних районів Канади), показує, що такі системи з регульованим / перемикається світлопропусканням можуть заощадити від 59,1% (для житлових будинків, розташованих в Голдені, штат Колорадо) до 64,9% (північна Канада) річної потреби в енергії на опалення та охолодження.
Більше того, було встановлено, що навіть коли в звичайних склопакетах використовуються непрозорі вбудовані штори, що перемикаються, це може знизити кінцеве споживання енергії (як на опалення, так і на охолодження) більш ніж на 40% для будинків, розташованих в помірно м’якому кліматі.
У всьому світі будівлі споживають до 40% первинної енергії та генерують 33% глобальних викидів парникових газів, пов’язаних з енергією. Крім того, системи опалення, вентиляції та кондиціонування споживають більше 40% всієї енергії, споживається будівельним сектором, що становить 70% від загального попиту на електроенергію в мегаполісах. З метою зниження кінцевого енергоспоживання і підвищення теплового комфорту в приміщеннях, як правило, потрібні високоефективні елементи огороджувальних конструкцій будівель відповідно до будівельних норм і правил експлуатації, як для нового будівництва, так і для модернізації старих будівель.
Для більшості будівель вікна забезпечують найбільший потенціал для підвищення загальної енергоефективності будівель за рахунок їх значної теплової взаємодії із зовнішнім середовищем. Дійсно, віконні системи вважаються ключовими елементами будівлі, які вимагають поліпшень, щоб значно знизити енергоспоживання як житлових, так і комерційних будівель.
Зокрема, середнє значення теплопровідності для вікон зазвичай в п’ять-вісім разів більше, ніж для непрозорих стін навіть в високопродуктивних будівлях, розрахованих на відповідність суворим стандартам енергоефективності. При дослідженні технологій підвищення теплових показників вікон, в тому числі тонованих, світловідбиваючих і низькоемісійних склопакетів, розглядаються дві властивості оцінки теплових показників віконних конструкцій, включаючи їх загальний коефіцієнт теплопередачі (т. Е. U-значення) і сонячний коефіцієнт теплозахисту (т. Е. Значення SHGC).
Хоча енергоефективні вікна, як правило, мають низькі значення U, бажані значення SHGC є сезонно залежними, з високими рівнями, які віддають перевагу в режимі опалення для збільшення сонячного опалення в приміщенні, і низькими рівнями в режимі охолодження для обмеження сонячної теплопередачі. Технології розумних вікон нещодавно були запропоновані для зміни оптичних властивостей вікон, включаючи їх значення SHGC, включаючи розумні або адаптивні матеріали для скління вікон і пристрої динамічного затінення.
Розумне скління, включаючи розумні або адаптивні віконні матеріали, пропонують можливість автоматичної зміни оптичних властивостей скла, включаючи сонячний коефіцієнт посилення тепла (тобто SHGC) і видиме пропускання. Розумне скління – це унікальна технологія, яка пропонує потенційні динамічні характеристики, такі як видиме і сонячне пропускання, що полегшує досягнення бажаного рівня освітленості або нагрівання сонячною енергією.
Зокрема, до інтелектуальних систем скління відносяться електрохромні, фотохромні, термохромні і газо-хромові покриття, електрофоретичні методи впливу на рідкі кристали, а також пристрої з зваженими частинками. Оптичними властивостями інтелектуальних систем скління можна управляти пасивно або активно. Пасивні системи реагують на будь-які зміни рівня освітленості і тепла без будь-яких зовнішніх вхідних сигналів, в той час як активні системи змінюють свої властивості, в залежності від зовнішні електричні або теплові впливи. Наприклад, електрохромні вікна можуть регулювати свої оптичні властивості шляхом переходу зі світлового стану з коефіцієнтом SHGC 0,47 в темний стан з SHGC 0,09, в залежності від зовнішніх та/або внутрішніх умов навколишнього середовища.
Крім інтелектуального скління, для автоматичного регулювання теплових і оптичних властивостей вікон можуть використовуватися менш дорогі пристрої затінення, такі як жалюзі, інтегровані в склопакет або плісировані штори, керовані зовнішніми датчиками освітленості.
Рік тому чотири стратегії управління динамічним затіненням порівнювалися з постійними і змінними настройками для рівнів сонячної енергії і світла, що входять в загальну офісну кімнату по периметру. Аналіз показав, що розрахункові елементи управління затіненням можуть забезпечити економію від 10,1% до 34,4% річного споживання енергії від джерела для різних конфігурацій офісних приміщень, причому більша частина економії досягається за рахунок зниження теплового охолодження без використання систем кондиціонування повітря.
Зовсім недавно була розроблена прогнозна модель управління (ГДК) регульованих пристроїв затінення для зниження витрат на електроенергію, пікового попиту на обігрів приміщення, розташованого в холодному кліматі. Було виявлено, що стратегія MPC перевершує управління, засноване на правилах, з точки зору зниження витрат на теплову енергію та зниження пікових навантажень, а також рівня перегріву в приміщенні. Зокрема, аналіз показав, що ГДК, який використовується для управління автоматичним затемненням для будівлі з декількома великими вікнами, може заощадити до 21% витрат на теплову енергію при обліку норм денних і нічних тарифів на час використання електроенергії. Експериментальні випробування систем затінення проводилися в заміському будинку площею 140 кв.м з вісьмома вікнами, розташованому на широті 50 ° Північної півкулі.
Крім порівняння продуктивності цих систем затінення, тестування оцінювало різні стратегії управління, що підвищують енергетичні переваги роботи з ізольованими шторами. Результати випробувань показують, що такі «розумні» штори дозволяють заощадити 5,8% на охолодженні і 2,0% на кінцевих енерговитратах на опалення в порівнянні зі звичайними вініловими жалюзі, які управляються вручну або за графіком (варіант механізованого приводу з інтелектуальним управлінням системою «розумний будинок»). При управлінні таким чином, щоб вони залишалися закритими для вікон, розташованих в загальних житлових приміщеннях в періоди літньої спеки (наприклад, з 9:00 до 17:00) в приміщеннях, де передбачається, що немає людей, вбудовані штори дозволяють заощадити до 15,2% енергії охолодження в порівнянні зі статично керованими вініловими жалюзі. Під час режиму обігріву вбудовані шторки з автоматичним управлінням можна заощадити 8, 7% електроенергії, якщо вони відкриті з 8 до 18 годин для всіх вікон в осінньо-весняний період, і з 11 до 16 годин взимку.
Енергетичні переваги нової регульованої/комутабельної системи прозорості та технології автоматичного затінення непрозорими системами вбудованих жалюзі/штор були оцінені інвесторами для будівництва житлових будинків у США та Канаді в допандемічні часи. Зараз ці системи активно впроваджуються в країнах Північної Європи.