Giải pháp tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường cho các công trình xây dựng hiện đại

Tốc độ đô thị hóa và biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến sự phát triển chung của các quốc gia nói chung và đặc biệt tại các thành phố lớn nói riêng. Việc sử dụng các vật liệu trong xây dựng các công trình tại các đô thị có ý nghĩa quyết định đến việc sử dụng điện năng cũng như các công nghệ đi kèm. Các công trình xây dựng là nhân tố sử dụng năng lượng lớn chiếm khoảng gần 20% lượng điện quốc gia. Mặt của những công trình hiện đại ngày nay thường được bao phủ bởi khoảng 40% là kính. Tuy nhiên, kính phát xạ (low-e glass) không thích hợp với mục tiêu tiết kiệm năng lượng hiệu quả và phát triển bền vững. Để thay đổi kịp thời, đáp ứng các tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng cũng như giải bài toán nóng lên toàn cầu, công nghệ kính màu thông minh đã ra đời.

Mặt trời ngoài việc cung cấp năng lượng cho các tấm pin trên mái nhà để tạo ra năng lượng bổ sung vào hệ thống điện năng của các tòa nhà thì nó cũng ảnh hưởng ít nhiều đến việc sử dụng năng lượng của các công trình do phải cung cấp nhiệt để làm mát. Việc lắp đặt các cửa kính màu thông minh có thể làm giảm tổng năng lượng tiêu thụ của một công trình xuống trung bình 20% so với kính phát xạ (low-e glass). Do đó, giảm được lượng nhiệt thất thoát, sự thông gió và hệ thống điều hòa (HVAC). Tiết kiệm năng lượng được thực hiện tốt hơn khi so sánh với kính phát xạ.

Kính màu thông minh có thể tự động thay đổi độ trong của kính (trong suốt đến tối màu và ngược lại) trong một ngày dựa trên dữ liệu từ bộ cảm biến nhiệt và ánh sáng, thời gian trong ngày, vị trí của mặt trời… Trong khi cửa chớp hay rèm cho phép ánh sáng tự nhiên đi vào bên trong ở mức thấp thì kính màu thông minh cho phép ánh sáng đi xuyên qua nó đến 99%. Ánh sáng tự nhiên có thể nâng cao sức khỏe thể chất và tinh thần cho những người bên trong công trình, tạo ra những giấc ngủ tốt hơn, năng suất cải thiện. Đáng nói, dù ánh sáng đi vào bên trong công trình nhưng kính màu thông minh vẫn đảm bảo nhiệt độ bên trong công trình không bị ảnh hưởng,

Kính màu thông minh bao gồm hai lớp kính mỏng, mỗi lớp có một lớp phủ dẫn điện siêu mỏng (chỉ có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi), ở giữa 2 lớp này là một lớp hợp chất hóa học, thay đổi những đặc tính quang học của kính khi dòng điện nhỏ đi vào, các ion sẽ di chuyển giữa các lớp để làm mờ hoặc làm trong suốt kính.

Bởi vì điện chỉ được sử dụng trong quá trình chuyển đổi cho nên kính màu thông minh có thể được thiết lập để trong hoàn toàn hay đạt mức độ màu tùy ý và không cần năng lượng để duy trì mức độ đậm nhạt của màu đó. Trong ứng dụng trang trí nội thất, loại kính này cũng có thể đáp ứng được yêu cầu riêng tư cho các căn phòng như phòng hội thảo hay phòng ngủ.

Với công nghệ hiện đại ngày càng phát triển, kính màu thông minh đã vượt trội hơn đa số các công nghệ cửa sổ hiện nay bằng cách mở rộng tiềm năng của nó để tích hợp với những giải pháp công trình thông minh.

Sự phát triển mới kết nối với hệ thống quản lý công trình có thể tích hợp cửa sổ màu thông minh để cung cấp bóng mát dựa trên sở thích cá nhân, điều kiện thời tiết, cảm biến ánh sáng và nhiệt, và khả năng “trao đổi” với các hệ thống công trình tự động khác.

Ví dụ, điều hòa của một công trình được tắt vào cuối tuần nhưng cần mở lên trước khi những nhân viên đến làm việc vào sáng ngày kế tiếp. Nếu trời nắng vào buổi sáng, hệ thống quản lý công trình có thể làm mờ kính màu thông minh ở toàn bộ mặt nhà phía đông, làm trong các mặt kính còn lại và bật điều hòa lạnh để đạt nhiệt độ mong muốn. Tuy nhiên, nếu là một ngày có mây, các cửa sổ có thể được giữ trong suốt.

Tích hợp cửa sổ màu thông minh với hệ thống quản lý ánh sáng trung tâm cũng có thể tiết kiệm được 20% năng lượng tiêu thụ của một công trình. Ví dụ, hệ thống quản lý tòa nhà thiết lập mức độ chiếu sáng đồng đều trong cả ngày bằng cách kết hợp ánh sáng tự nhiên và đèn chiếu sáng. Nó sẽ chỉ huy cả hệ thống cửa sổ, đèn chiếu, thông gió và điều hòa.

Việc kiểm soát kính tốt không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng cá nhân mà còn hình thành nên nền tảng cho việc quản lý của tòa nhà thông minh. Nó cũng cung cấp cơ hội tiềm năng cho cửa sổ trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm chi phí mà vẫn bảo vệ mắt.