شیشه الکتروکرومیک چیست؟

شیشه الکتروکرومیک چیست؟


امتیاز دهید

 حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از طریق پنجره‌ها هدر می‌رود. به همین دلیل تلاش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها بر روی پنجره‌ها متمرکز شده‌است. مطالعات زیادی برای یافتن روش‌های ذخیره انرژی صورت گرفته و نیاز به ذخیره انرژی باعث شده تا انواع جدیدی از پنجره‌های شیشه‌ای در ساختمان‌ها و همچنین در دیوارهای سالن کنفرانس در اداره‌ها به‌کار برده شود. این تکنولوژی کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان مثال شیشه‌ای را تصور کنید که قابلیت تغییر از حالت شفاف به حالت کدر، توسط یک کلید را داشته باشد که بسیار کارآمد و جذاب است. در این مقاله از پنجره شهر به بررسی شیشه های هوشمند الکتروکرومیک می پردازیم:

شیشه هوشمند الکتروکرومیک با هدایت سیگنال الکتریکی سطح رنگ خود را تغییر داده و اجازه می دهد تا مصرف انرژی و تابش نور را به  راحتی کنترل کنید.

تعریف شیشه الکتروکرومیک

شیشه الکتروکرومیک (معروف به شیشه هوشمند یا شیشه دینامیک) یک شیشه الکترونیکی رنگ پذیر است که برای پنجره ها، نورگیرها، نماها و دیوارهای پرده ای استفاده می شود. شیشه‌های الکتروکرومیک، که می توانند مستقیماً توسط ساکنان ساختمان کنترل شوند، به دلیل توانایی آن در بهبود راحتی ساکنین، به حداکثر رساندن دسترسی به نور روز و مناظر بیرونی، کاهش هزینه های انرژی و ارائه آزادی طراحی بیشتر به معماران محبوب هستند.

شیشه هوشمند الکتروکرومیک در صورت تحریک توسط یک سیگنال الکتریکی میزان نور عبوری خود را تغییر داده که  این فرآیند برگشت پذیر حالت شیشه را بین شفاف و مات (یا هر حالتی در بین آن) تغییر می دهد. همچنین اخیراً کار تحقیقاتی برای تغییر انعکاس شیشه هوشمند الکتروکرومیک به همین روش در حال انجام است.

شیشه الکتروکرومیک چیست؟

قسمت های تشکیل دهنده شیشه هوشمند الکتروکرومیک

شیشه هوشمند الکتروکرومیک از پنج لایه پوشش شامل: دو لایه هادی شفاف (TC)، یک لایه الکتروکرومیک (EC) که بین دو لایه TC قرار گرفته است ، هادی یون (IC)؛ و الکترود شمارنده (CE)تشکیل شده است.

روی صفحه‌های شیشه‌ای بالا و پایین، لایه‌های رسانای شفاف، معمولاً از اکسید قلع ایندیم (ITO) وجود دارد که کل ساختار را به چیزی شبیه به باتری تبدیل می‌کند، جایی که ITO الکترودها را تشکیل می‌دهد. در مرکز سازه، لایه الکتروکرومیک و لایه الکترولیتی قرار دارند که مسئول تغییر در انتقال هستند.

شیشه های کنترل کننده انرژی یا Low-E

هنگامی که ولتاژی را به ITO اعمال می کنید، ذرات باردار (معمولاً یون های لیتیوم) از الکترولیت به لایه الکتروکرومیک (اغلب اکسید تنگستن، که در حالت غیرفعال شفاف است) مهاجرت می کنند. این باعث می شود که لایه الکتروکرومیک تحت احیاء-اکسیداسیون الکتروشیمیایی (یعنی ردوکس) قرار گیرد که منجر به جذب نور می شود و این باعث رنگ شدن آن می شود. (گاهی اوقات، یک لایه ذخیره یون اضافی وجود دارد که ذرات باردار را به الکترولیت می رساند، اما این در نمودار بالا نشان داده نشده است). هنگامی که ولتاژ را معکوس یا حذف می کنید، یون های لیتیوم از لایه الکتروکرومیک به الکترولیت برگشته و در نهایت شیشه را به حالت شفاف خود باز می گرداند. این تغییر حالت می تواند به ترتیب چند دقیقه طول بکشد.

شیشه الکتروکرومیک در نما

حافظه دستگاه های الکتروکرومیک

ساختارهای مختلفی برای دستگاه های الکتروکرومیک وجود دارد:

  • حالت جامد
  • ترکیبی

شیشه هیبرید EC می تواند حالت خود را تا ۴-۵ روز حفظ کند که این امر عملکرد حافظه را نشان می دهد. همچنین در ساخت آن از یک لایه الکتروکرومیک معدنی با یک الکترولیت آلی (پلیمر) استفاده می کنند. اما باید بدانیم که نگه داشتن شارژ به دلیل نشتی محدود می شود و  شیشه EC در نهایت به حالت شفاف خود بازگردد.

بیشتر بخوانید: شیشه های کنترل کننده انرژی یا Low-E

متأسفانه شیشه های EC حالت جامد این قابلیت حافظه را ندارد. اما ثابت شده است که در آزمایشات چرخه‌ای در شرایط دمایی شدید و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش بسیار انعطاف پذیر می باشد. و طول عمری در حدود ۲۰ تا ۳۰ سال دارد که برای نمای ساختمان ایده آل است. تغییر حالت شیشه‌های هوشمند الکتروکرومیک به ترتیب چند دقیقه طول می‌کشد. که به طور قابل‌توجهی با فناوری‌های شیشه‌های هوشمند SPD و PDLC (که چند ثانیه طول می‌کشد) متفاوت است. در کاربردهای معماری، این تغییر تدریجی در انتقال در واقع می تواند یک مزیت باشد زیرا به چشمان ما اجازه می دهد تا با تغییر آهسته در سطح نور سازگار شوند. اما برای کاربردهای حمل و نقل، این می تواند یک نقطه ضعف متمایز باشد، اما ممکن است با مزایای دیگر کنترل نور مرئی ورودی و تشعشعات مادون قرمز با استفاده از یک ولتاژ پایین ایمن جبران شود.

چرا ولتاژ پایین بسیار مهم است؟

زیرا شیشه های الکتروکرومیک اغلب در نمای ساختمان یا یک وسیله نقلیه (در نظر بگیرید: هواپیما، قایق تفریحی یا اتومبیل) نصب می شوند و به سیم نیاز دارند تا به آن راه یابند که هرچه ولتاژ کمتر باشد، خطر ایمنی کمتر و کابل ها ارزان تر هستند. برای نصب شیشه های هوشمند بزرگ می توانید تصور کنید که چگونه فناوری های ولتاژ پایین می توانند هزینه های نصب و هزینه های تعمیر و نگهداری عملیاتی را کاهش دهند.

شیشه الکتروکرومیک چیست؟
شیشه الکتروکرومیک چیست؟

مکان های مورد استفاده از شیشه های الکتروکرومیک

  • دفتر بزرگ مرکز اعزام فرماندهی و کنترل
  • اتاق جلسه
  • اتاق مذاکره
  • اتاق‌های ویژه بیمارستان
  • اتاق عمل
  • توالت ویلایی
  • اتاق دوش
  • صفحه نمایش
  • کلانتری، دادگاه
  • زندان ها
  • جواهر فروشی ها
  • موزه ها
  • و…

برای مشاهده نمونه کارهای ما به آپارات پنجره شهر مراجعه نمایید.

مزایا شیشه الکتروکرومیک

  • حفاظت از محیط زیست، صرفه جویی در انرژی، ایمنی، حفظ حرارت، ضد تراکم
  • مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش بالا است ( توانایی مسدود سازی بیش از ۹۹٪ نور ماوراء بنفش) ، که مقدار زیادی نور ماوراء بنفش را جدا می کند تا از محو شدن و پیری دکوراسیون داخلی و مبلمان جلوگیری کند. همچنین می تواند افراد را از بیماری های ناشی از اشعه ماوراء بنفش بیش از حد محافظت کند.
  • دارای درجه شفافیت متغیر
  • پوشش کم خورشیدی به طور موثری از ورود تابش حرارتی خورشید به اتاق جلوگیری می کند.
  • بازتاب مادون قرمز بالا، تابش حرارتی ثانویه در فضای باز را محدود می کند.
  • جذب بسیار زیاد گرمای تابش خورشیدی و پرتوهای فرابنفش برای کاهش انتقال نور مادون قرمز و فرابنفش، که موجب کاهش مصرف انرژی تهویه مطبوع داخلی، عایق حرارتی و صرفه جویی در انرژی می گردد.
  • درجه ایمنی بالا، هنگامی که توسط نیروهای خارجی آسیب ببیند فقط باعث ایجاد ترک می شود، اما خراب نمی شود و خطر پاشیدن قطعات شیشه وجود ندارد.
  • عایق صدا.(دارای اثر میرایی صدا است و می تواند به طور موثر انواع سر و صدا را تا ۳۸ دسی بل مسدود کند)
  • تنوع کنترل: کنترل دستی، کنترل از راه دور، کنترل نوری، کنترل صوتی، مادون قرمز، کنترل شبکه از راه دور

۴ دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.