Грядущий энергетический кризис толкает инженеров и архитекторов на поиски новых технологий, которые спасут человечество от холода.
Через пару лет традиционные стеклянные и пластиковые окна заменят жидкокристаллические конструкции, способные самостоятельно регулировать температуру и степень освещения в помещениях.
По разным данным, в ближайшие 20 лет расход электричества только в США увеличится на 45 %, а природного газа — на 62 %. Энергоснабжение не сможет в полной мере удовлетворять нужды населения, а полноценное отопление станет для американцев дорогостоящей роскошью — как, скажем, в Израиле или Британии.
В то время как одни пытаются создать экзотичные энергономичные двигатели на воздухе или мыле в ожидании топливного кризиса, другие решили применить свой изобретательский талант для разработки тривиальных окон. Не окон Гейтса, а обычных, квартирных. Дом остаётся незыблемой ценностью, несмотря на самые немыслимые технологические прорывы и космические «одиссеи».
Казалось бы, что нового можно здесь придумать? Новейшие полимерные технологии сделали рамы и сами стеклопакеты вполне надёжными и максимально сохраняющими тепло, и единственный упрёк, который раздаётся в адрес самых распространённых на сегодняшний день окон — это выделение ими вредного поливинилхлорида.
Однако в настоящее время ведутся разработки около 20 разновидностей оконных стёкол: стёкол — теплоколлекторов, гидрофобных стекол (для окон небоскрёбов, которые трудно мыть), греющихся оконных стёкол, теплоотражающих стёкол (напыление наносится изнутри, чтобы сохранить тепло в помещении).
Кроме того, улучшаются экспериментальные модели стеклопакетов: вакуумных (минимализирующих теплопотери), с тепловым зеркалом, со специальным прозрачным теплопроводимым гелем.
Однако группа исследователей Research Frontiers пошла дальше. Ими созданы окна, в которых используются особые микрочастицы, предоставляющие более широкий диапазон освещения. Окна-"хамелеоны" регулируются электрическим зарядом. Регулировка осуществляется устройством наподобие электрореле.
В новых окнах используется уникальная технология светопоглощающих микроскопических частиц, которые можно назвать «световые затворы». Миллионы этих частиц помещены между прозрачными плоскостями, и имеют возможность свободного перемещения.
Покрытие, которое, наподобие пленки, помещено с одной стороны поверх этих частиц, является проводником, и когда электрический ток подведён к конструкции, микрочастицы организуются таким образом, что свет беспрепятственно проникает сквозь устройство. И, напротив, отсутствие тока «дезорганизует» частицы, и окно становится непроницаемым. Процесс «затемнения» после отключения тока длится дольше, чем процесс «осветления».
Технология может использоваться не только для окон, но и для горнолыжных очков, автомобильных зеркал и так далее.
По мнению разработчиков, единственные их конкуренты, экспериментирующие в области стекольных «наполнителей» — производители жидкокристаллических и электрохромных окон.
Жидкокристаллические мониторы, в которых электрический импульс регулирует видимое человеческим глазом изображение и, в частности, цифры, на сегодняшний день широко используются в быту: в портативных и «полноформатных» компьютерах, в калькуляторах и часах.
Аналогичным образом жидкие кристаллы, регулируемые электричеством, используются и в оконных стёклах. К их недостаткам относят невозможность создания промежуточного освещения: либо слепит глаза — либо «выколи глаз».
Существующие ныне жидкокристаллические оконные стёкла считаются одними из наиболее «приватных», так как допускают режим «молочно-матового освещения», когда создаётся комфортная для человека иллюзия густого тумана в солнечный день.
Особенность же электрохромного окна заключается в том, что оно должно быть многослойным: стекло (пластик), затем оксидовый материал-проводник, оксид вольфрама, второй проводник-электролит, ионовый слой, второй оксидовый материал-проводник и, наконец, второе стекло (пластик).
«Густота» освещения и светопроницаемость зависит от поведения ионового слоя, который, собственно, и подвергается воздействию электричества. К достоинствам этих окон относят и то, что они помогают сохранить до 50% энергии, идущей на поддержание определенного температурного режима в помещении и делают ненужными защитные пленки на компьютерных мониторах.
Электрохромные окна настолько перспективны, что, по прогнозам Министерства Энергетики США, промышленный выпуск большеформатных электрохромных стекол начнётся с 2002 года, причём их цена не будет превышать при массовом производстве $15-20 за 1 квадратный метр.
В любом случае, Лаборатория имени Лоуренса Беркли Калифорнийского Университета, Министерство Энергетики США, Национальный совет по оценке светопрозрачных ограждений и Международное агентство по экономии США обещают поставить к 2003 году на поток «Суперокно», которое будет сочетать все новейшие технологии. Что ж, подождем год у окна стеклянного.
