Giriş: Bina Enerji Performansı'ndaki Sonraki Sınır
Dünya enerji tüketiminin yaklaşık% 40'ı ve benzer bir karbon dioksit emisyonlarının payı için bina hesabı, Uluslararası Enerji Ajansı'na göre, bu enerjinin önemli bir kısmı ısıtmaya, soğutmaya ve aydınlatmaya gider - bina kabuğundan çok etkilenir, özellikle pencereler. Geleneksel glaning sistemleri statik: bir kez kuruldu, termal ve optik özellikleri sabit kalır.Bu enerjilerin günlük ve mevsimsel dalgalanmalar güneş kazanç ve ısı kaybı için telafi etmek için mekanik sistemler, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık yüksek ekipman ve boşanır.
Akıllı cam teknolojileri bir paradigma değişikliği sunuyor. şeffaflık, ısı transferi ve ışık iletimine izin vererek, bu malzemeler bir binanın zarfını gerçek zamanlı olarak koşulları değiştirmek için gerçek zamanlı olarak adapte etmeye izin veriyor. Sonuç, dinamik yalıtım sınıfının yeni bir sınıfıdır -% 20-30 oranında, daha düşük yıllık enerji faturalarını azaltabilecek ve sakin bir şekilde rahatlatan bir rahatlık geliştirmektir.
Bu makale, akıllı cam teknolojilerinin nasıl çalıştığını, mevcut farklı türleri, onları yalıtım sistemleri, kabulün yararları ve zorlukları ve kabul etmen avantajları ve zorlukları ve dinamik camları sürdürülebilir bir mimaride standart bir özellik haline getirmek için ortaya çıkan yenilikler sunuyor.
Smart Glass Teknolojileri Nedir?
Akıllı cam - ayrıca, dinamik cam veya akıllı glaning olarak da adlandırılır - optik özellikleri olan camlara (transmittance, reflectance, absorpsiyon) dış bir stil uygulama yoluyla yeniden kopyalanabilir.The stimulus may be electric (güçlü) ısı (sıcak) veya mekanik.The key attributes: the controllable and againable, cam to run as the building zarf to run as Aktif bir bileşeni olarak kullanılabilir.
Smart Glass Nasıl Çalışır
Altta yatan fizik teknolojiye bağlıdır. Çoğu elektriksel olarak geçişli gözlük, görünür ışık iletmesi ve yakın ısıtılması gereken malzemelere güvenir. Örneğin, elektrokromik cihazlar, faz değiştirme malzemelerine (örneğin, kullanım süresine bağlı olarak) veya fotoresif boyalar ve elektronlar enjekte edildiğinde, görünür ışık iletmeleri ve UV maruz kalmalarına yardımcı olur.
Kritik bir ayrım, “aktif” akıllı cam (devleti değiştirmek için güç) ve “pasif” akıllı cam ( dış enerji olmadan otomatik olarak değiştirmek) ile daha iyi kontrol sunmak ve genellikle otomasyon inşa etmek için tercih edilir, pasif türleri daha basit ve daha düşük maliyetlidir.
Akıllı Cam Türleri
[FONT=0)Electrochromic (EC) Glass.[DÜT:1) En yaygın ticarileştirilmiş aktif akıllı cam. Çoklu ince tabakalar cama depolanır; düşük DC gerilimi (tipik olarak 1-5 V) sürücüleri, bir karşı elektrotoksit tabakasına kadar iyonlar yapar, rengini ve ışık iletimini değiştirebilir.
[FONT:0]Thermochromic Glass.[[Dönetici:0) Kullanım malzemeleri, kullanım öncesi yarı iletkenlik ile geri dönüşüme maruz kalan veya kontrole ihtiyaç duyulduğunda, otomatik olarak otomatik olarak uygulama için cazip hale getirilmesi gerekir.
[FONT=0]Fotoğrafçı camı [Dönetici:0]Fotoğraflar: Renkli camlar, özellikle de göz kulaklarında kullanılan fotokhromic camlar, UV'ye tepki verir, çünkü birçok glaning kaplamaları ile bloke edilir ve ısıya cevap vermez.
[FONT:0)Suspended Parçacık Cihazları (SPD)) Bir sıvı veya jel şeklinde ince bir tabaka, iki cam paniğe kadar soğutulmaktadır.Dürücük olmayan, partiküller rastgele odaklı ve blok /scatter ışıktır. AC gerilimi uygulayın (60-120 V) parçacıkları birleştirir, geçişe izin verir. SPD cam hızla (millisaniyeler) ve sürekli dkkkk kontrol sağlar.
[FONT:0]Liquid Crystal (LC) Glass.[DLCT:1) Katılar, polimer destekli sıvı kristalleri (PDLC) uygulandığında, sıvı kristalleri ışık, öncelikle cam tıkanıklığı yapmak, onları elektrik alan hizalarını uygulamak, şeffaf hale getirmek. PDLC anahtarları hızla (mikrosaniyeler) ancak transkript veya sık sık sık sık translu son derece düşük durumda olan bir süt görünümüne sahip olmak için sürekli bir güç gerektirir.
Performans Metrikleri
Akıllı camı dinamik yalıtım için değerlendirildiğinde, birkaç önemli parametre önemlidir:
- [FONT=0)Visible Light Transmittance (VLT) Range:[Dön ve renkli devletler arasındaki fark. geniş bir aralığı (örneğin,% 60'ı günde daha iyi kontrol sağlar)
- [FONT=0)Solar Heat Lig Coive (SHGC) Range:[[FONTT:1) Binaya giren olay güneş radyasyonunun bir kısmı.
- [FONT:0) Zamanı Değiştirin:[D/LC için ikinciler, büyük EC panelleri için dakikalar. Hızlı geçiş geçici bulutlara veya yolcu tercihlerine cevap vermek için kritik önem taşıyor.
- [FONT:0)Power Tüketim:[[DÜT:1] Birçok EC pencereleri geçiş sırasında 0.5 W /m2'den daha az kullanıyor; SPD/LC, netliği korumak için 1-5 W /m2 çizebilir.
- [FONT:0) Yaşam/Cycle Life: EC pencereleri genellikle >100,000 döngüleri için derecelendirilmiştir; SPD >1 milyon döngü; LC daha UV'ye karşı hassastır ve daha hızlı düşebilir.
Akıllı Cam'ı Dinamik Yalıtım için Bütünleştirmek
Dinamik yalıtım, bina kabuğunun ısı akışını aktif olarak yönetmesi anlamına gelir. Geleneksel binalarda, yalıtım sabitlenir - R değerli değişmez. Akıllı cam, glazed alanları için değişken bir termal direniş ekler, özellikle de güneş ısısını kontrol etmek için etkili olan güneş ısı kazanımı anlamına gelir.
Tasarım
Başarılı entegrasyon iklim analizi ve bina yönelimi ile başlar. Sıcak iklimlerde birincil hedef, güneş ışığını en zorlu gün boyunca reddetmesi sırasında güneş ısısını reddetmelidir. Soğuk iklimlerde, en düşük yoğunluktayken kışın pasif güneş kazançunu maksimize etmek.
Kontrol sistemi binanın HVAC ve aydınlatma otomasyonu ile entegre edilmelidir. Bu nedenle, kapalı sıcaklık kullanan bir alan temelli kontrol stratejisi, güneşten aşırı ısıya neden olabilir, eğer bloklar güneşten vazgeçilirse, API'ler veya BACnet arabirimleri doğrudan bina yönetimi sistemleri ile bağlantı kurmak için başarısız olur.
Kontrol Stratejileri
- [FONT:0)Manual Control:[Dönetici:[Dönetici: 0,4][/FONT=0) Kullanıcılar bir duvar geçiş veya mobil uygulama aracılığıyla tenekeleri ayarlarlar. Basit ama insan tepkisine eğilimlidir -occupants bir bulut dönemi sonra tint geri yüklemeyi unuturlar.
- [FONT=0)Automatic Threshold-Based: Bir sensör önlemlerinin güneş radyasyonu veya sıcaklığı; bir eşiğin aşıldığı zaman, cam tenekeleri sağlar. Enerji tasarruf sağlar ancak sık sık bulutlu günlerde geçiş yapabilir.
- [FONT:0) Tahmin edici Adaptive Control:[Dönetici:[Dönetici:0) Hava tahminleri, güneş pozisyonu algoritmaları ve makine camın ön şartlanmayı öğrenme - yüksek güneş gelmeden önce derece basitleştirmek ve güneş batımı en üst düzeye çıkarmak için bu yaklaşım, enerji tasarrufu ve konforunu en aza indirmek için en üst düzeye çıkar.
- [FONT:0)Occupancy-Based: Cam, çatıdaki yerleri ve gün ışığı sağlamak için işgal edilen bölgelerden, güneş kazançlarını azaltmak için meşgul olmayan zaman tenekeleri.
Vaka Çalışmaları
Altın, Colorado'daki Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), güneydeki elektrokrobik camı dahil etti. Post-occupancy değerlendirme, ortalama soğutma yüklerinde % 48 azalma gösterdi ve genel olarak ısıtmalı düşük camla kıyasla% 10 düşüş gösterdi. Benzer şekilde, San Diego International Airport'ın terminali, elektrokromonik camları görüntüle,% 90'ın üzerinde tasarruf puanlarını korurken enerji tüketiminde% 90 azaltımı elde etti.
Avrupa'da, Edge Binası (Amsterdam), SPD camı glare ve güneş kazançlarını yönetmek için kullanıyor; dinamik zarf BREEAM Üstün derecelendirmesine katkıda bulundu. Bu projeler, akıllı camın düzgün bir şekilde entegre edildiğinde gerçek, ölçülebilir performans sunabileceğini gösteriyor.
Bütünleşme Faydaları
Geliştirilmiş Enerji Verimliliği
SHGC'yi gerçek zamanlı olarak ayarlarken, akıllı cam, ABD'de yılda 1.5 tane ek olarak soğutma yüklerini % 40 milyon ev tarafından kullanılan enerjiye kadar azaltabilir.
Geliştirilmiş Occupant Comfort ve Verimlilik
Belirsiz pencerelerden gelen Glare, ofislerde görsel rahatsızlık ve gözlenmenin öncü bir nedenidir. Akıllı cam, görüşleri korumak için rahat ışık seviyelerini korumak için engellenebilir - biyoofilik tasarımdaki önemli bir faktör. Araştırmalar, işçilere doğal ışık ve görüş bildirerek% 15 daha yüksek verimlilik ve% 20 daha iyi uyku kalitesi rapor eder.
Azaltılmış Mekanik Sistem Reliance
Bina kabuğu güneş kontrolünü ele aldığında, HVAC ekipmanları daha az sıklıkta ve hafif yüklerle çalışır. Bu sadece enerji tasarrufu sağlar, ancak ekipman ömrünü uzatıp bakım azaltır. Bazı durumlarda, radiant soğutma sistemleri tüm hava sistemleri yerine kullanılabilir.
Esnek Estetik ve Mimari Seçenekleri
Akıllı cam perde duvarları, gök ışıkları ve iç bölümlerde kullanılabilir. opak (veya mezun bir tint) yeni tasarım olasılıkları açıyor -cam dinamik bir tuval olabilir.
Meydanlar ve Sınırlar
Yüksek İlk Maliyet
Elektrokhromik camın yüklü maliyeti genellikle 50 $ - $150 $ kare ayağına göre, yüksek performanslı düşük üç glaning için 40 $. prim karmaşık üretim, ince film dekontları ve gerekli kontrol elektronikleri nedeniyledir.
Durability ve Performans Zaman Zamanları Üzerinde
Elektrokhromic pencereler önemli bir bozulma olmadan 100.000'den fazla geçiş döngüsü için test edildi, ancak uzun vadeli veriler (beyond 20 yıl) hala sınırlı. SPD ve LC cihazları aşırı sıcaklıklarda parçacık yerleşme veya sıvı kristal arızalarından muzdarip olabilir. Garanti süreleri genellikle 5-10 yıl; bina sahipleri potansiyel yedek maliyetlerin temizlenmesi ve bakımı standart olarak düşük camlara benzer.
Bütünleşme Kompleksi
Akıllı cam, güç kablo ve kontrol sistemi gerektirir. Mevcut binalara uygun olarak, pencere çerçeveleri kablolama ve kavim kutularını barındırmak için gerekebilir.Yeni inşaatta, tasarım sürecinde dinamik camı belirtmek önemlidir. Komisyoning, statik glaning için daha fazla dahil edilebilir, sensör kalibrasyon ve algoritmayı gerektiren.
Kışın Temiz Devlet Için Enerji Cezası
Açık durumda, akıllı cam genellikle EC camın iç yüzeylerinde üç kişilik düşük camdan daha düşük değere sahiptir, çünkü güneş ısısı ve aydınlatma tasarrufları hesaplandığında hala olumludur.
Future Yol ve İnovasyonlar
Alt-Cost Manufacturing
Elektrokrommik filmlerin yuvarlanması gibi gelişen teknolojiler, organik elektrokrommik polimerler ve tüm katı cihazlar önümüzdeki on yıl boyunca maliyetleri azaltmak için vaat ediyor. Solarge ve eChromics gibi startuplar mevcut camlara kadar düşük maliyetli alternatifler geliştiriyor, retrofit uygulamaları sağlar.
Adaptif ve Tahminsel Kontroller
Hava tahminlerini birleştiren makine öğrenme algoritmaları, termal modeller inşa ediyor ve kullanıcı tercihleri daha sofistike hale geliyor. Örneğin, Google'ın DeepMind, AI kullanarak bir veri merkezi için% 40 azaltımı gösterdi; benzer yaklaşımlar akıllı cam kontrolü için uygulanır. Bazı sistemler artık bulut koşullarını tespit etmek ve önceden boş bir şekilde ayarlamak için bilgisayar vizyonu kullanıyor.
Bina Otomasyonu ve Grid ile birlikte birleşme
Akıllı cam, talep eden bir kaynak olarak hareket edebilir. Bir ısı dalgası sırasında, bir fayda, pencerelerini zirve talebini azaltmak için bir binaya işaret edebilir, karaoutlardan kaçınır. Yenilenebilir enerji penetrasyonu büyüdükçe, dinamik glaning, güneş panelleri maksimum olarak enerji kullanımını engelleyebilir, sonra ızgaranın daha az güce ihtiyacı olduğunda pasif ısıtmaya izin verebilir.
Multi function Smart Glass
Araştırmacılar fotovoltaikleri (solar hücreleri) akıllı cama entegre ediyorlar, her ikisinin de elektrik ve değişim tenekesi üreten pencereler yaratıyorlar. Diğer kavramlar, kişisel bölümler olarak ikiye katlanan elektrokromik pencereler (toplama yeteneklerine yol açıyor) ve entegre ekran yetenekleri.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Akıllı cam teknolojileri, dinamik yalıtım için uygulanabilir bir bina materyaline olgunlaşmıştır. Aktif olarak ısı ve ışık kontrol ederek bina zarfındaki en zayıf bağlantılardan birini ele alır - pencere. bütünleşme dikkatli tasarım, uygun kontrol stratejileri ve yüksek ücretli yatırım gerektirir, ancak paraoff enerji tasarrufu, yolcu memnuniyeti ve çevresel etki önemlidir.
Maliyetler düşüyor ve kontrol sistemleri daha akıllı hale geliyor, akıllı cam yüksek performanslı binalarda standart bir özellik haline gelmek için hazırlanmaktadır. mimarlar, mühendisler ve bugün bu teknolojileri kucaklayan sahipleri daha uyarlanabilir, rahat ve düşük karbon inşa edilmiş bir ortam ön planda olacaklar.
[FONT=0) Daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)Üye Olmayanlar İçin Tıklayınız.([Dönetici:0) ve [[Dönetici:0)[Üye Olmayanlar İçindekiler İçindekiler (Dönemli)