توسط : 
در عصر حاضر، پیشرفتهای چشمگیر بشر با آسیبهای زیستمحیطی و افزایش قابل توجه مصرف انرژی همراه شده است و معماری نیز در این زمینه بیتأثیر نبوده، زیرا میزان مصرف انرژی در ساختمانها تأثیر عمدهای بر محیط زیست دارد. به همین دلیل، کاهش مصرف انرژی با بهرهگیری از روشها و فناوریهای نوین با هدف سازگاری با محیط زیست، مانند طراحی ساختمانهایی با مصرف انرژی خالص صفر، به یکی از دغدغههای اصلی معماران تبدیل شده است. با توجه به اینکه تقریباً نیمی از انرژی مصرفی در ساختمانها از طریق پنجرهها هدر میرود، استفاده از شیشههای هوشمند میتواند راهکاری مؤثر در این زمینه باشد. این شیشهها که قابلیت سازگاری با شرایط محیطی را دارند، نقش مهمی در بهینهسازی مصرف انرژی ایفا میکنند، هرچند هزینه نصب بالای آنها مانعی برای استفاده گسترده محسوب میشود.
صنعت ساختمان یکی از پرمصرفترین حوزههای انرژی در جهان است و ۳۰ تا ۴۰ درصد از مصرف جهانی انرژی مربوط به سرمایش، گرمایش و روشنایی ساختمانها میشود. در ایران، این میزان حدود ۴۰ درصد برآورد شده است. محققان برای کاهش مصرف انرژی و بهبود کیفیت فضای داخلی، تحقیقات خود را بر پوشش ساختمان متمرکز کردهاند و روشهایی مانند سبزسازی ساختمان و توسعه فناوریهای هوشمند در نما را به کار گرفتهاند.
یکی از این راهکارها، استفاده از شیشههای هوشمند است که امکان ارتباط دوطرفه با محیط بیرون را فراهم میکند. همچنین، محققان تأثیر پوشش ساختمان بر مصرف انرژی را نادیده نگرفتهاند، زیرا هزینه گرمایش و سرمایش در جهان بسیار بالاست. هدف اصلی پوشش ساختمان، محافظت از ساکنان و ایجاد فضایی امن برای زندگی است و عملکردهای متعددی از جمله حفظ حریم خصوصی، ایمنی در برابر آتش، راحتی در برابر شرایط جوی مختلف و همچنین مزایایی در زمینه زیبایی، تهویه و دید به بیرون را شامل میشود. بسیاری از این موارد با هزینه اندک قابل اجرا هستند و به همین دلیل، ساختمانهای پیشرفته با انرژی نزدیک به صفر در نقاط مختلف جهان در حال طراحی هستند.
پنجره هوشمند
اگرچه تمام منافذ ساختمان در نشت هوا نقش دارند، اما پنجرهها تأثیر ویژهای در این زمینه دارند و اینجاست که اهمیت پنجرههای هوشمند مشخص میشود. البته نشت هوا از پنجرههای قدیمی را نیز میتوان با استفاده از درزگیر، واشر و پنلهای اضافی کاهش داد. پنجرهها معمولاً نور را به داخل هدایت میکنند، اما باید بتوانند در تابستان گرما را به حداقل و در زمستان آن را به حداکثر برسانند.
در ساختمانی که حدود ۵ تا ۱۰ درصد از سطح آن شیشه باشد، ۵۰ تا ۶۰ درصد انرژی از طریق همین پنجرهها هدر میرود. با افزایش سطح شیشهها، میزان حرارت واردشده به ساختمان در تابستان بیشتر شده و آسایش ساکنان کاهش مییابد. شیشههای امروزی علاوه بر تأمین روشنایی، قابلیتهایی مانند کنترل تابش خورشید، تأمین آسایش دمایی در فصول مختلف و محافظت در برابر اشعههای مضر را نیز دارند. انواع پنجرههای ساخته شده از این شیشهها شامل پنجرههای کمانرژی، پنجرههای کمانرژی حاوی گاز آرگون، پنجرههای منعکسکننده گرما و پنجرههای هوشمند است.
انواع شیشه هوشمند
در سالهای اخیر، عملکرد پنجرهها با استفاده از شیشههای چندلایه و پوششهای متعدد بهبود یافته و پنجرههای پیشرفتهای مانند پنجرههای پویا با قابلیت تطبیق با نیاز کاربر در حال توسعه هستند. این پنجرهها که هوشمند نامیده میشوند، انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها شامل شیشه ترموکرومیک و شیشه الکتروکرومیک است.
شیشه ترموکرومیک با استفاده از غشاهای حساس به دما، انرژی مورد نیاز برای مقابله با گرمای خورشید را کاهش میدهد. در هوای سرد، این غشاها میتوانند تا ۹۰ درصد اشعه خورشید را عبور دهند و مصرف انرژی را تحت تأثیر قرار ندهند. از مزایای این نوع میتوان به صرفهجویی در انرژی، قیمت مناسب نسبت به سایر شیشههای تغییرپذیر، عدم نیاز به برق و فرمان کنترلی، جلوگیری از عبور اشعه مضر خورشید و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد.
شیشه الکتروکرومیک نیز از دو قطعه شیشه با چندین لایه فشرده در میان آنها تشکیل شده است. با اعمال ولتاژ الکتریکی پایین (۱ تا ۳ ولت)، پوشش میکروسکوپی روی سطح شیشه شارژ شده و رنگ آن از روشن به تیره تغییر میکند. این نوع نیز مزایایی مانند صرفهجویی در انرژی و درجات متنوع انتقال نور را داراست.
در نهایت، یافتن راهکارهایی برای بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمانها، به منظور دستیابی به اهداف ساختمانهای با انرژی نزدیک به صفر، یک ضرورت انکارناپذیر است. در کل ساختمانهای مسکونی با مصرف انرژی صفر باید در سراسر جهان رایج شوند و برای تحقق این هدف، توسعه محصول و بازار جهت افزایش دسترسی به مصالح ساختمانی پیشرفته و مقرونبهصرفه امری حیاتی محسوب میشود.
