Самоочищающиеся окна: архитектура, принцип работы, преимущества и недостатки
Главная страница » Самоочищающиеся окна: архитектура, принцип работы, преимущества и недостатки
Изобретение оконной конструкции, способной самоочищаться – это реальность современного мира. Большая часть домохозяек вынуждены мыть окна вручную. Нужно отметить – некоторым «чистильщикам» даже нравится это достаточно опасное занятие. Между тем появилась новая технологическая разработка – самоочищающиеся окна, готовая избавить от лишних хлопот (или заставить отказаться от любимого дела – мойки окон).
Что такое самоочищающееся окно?
Автоматически всплывает вопрос — как простой кусок стекла можно заставить самоочищаться? Рассмотрим эту технологическую задачу для знакомства с новыми возможностями, с целью принятия решения – купить или не купить.
Первое, на что следует обратить внимание, рассматривая самоочищающиеся окна, это на конструкцию стеклянного листа, которая представлена далеко не «обыкновенными стеклянными» листами.
Инновационный лист стекла содержит на внешней стороне тонкое покрытие диоксида титана. Порошкообразное, белого цвета вещество — соединение титана, часто применяется в производстве:
Такие вещества имеют характерный белый цвет структуры. Однако диоксид титана, придающий белизну структуре краски, не подходит в таком виде под нанесение на поверхность стекла.
Самоочищающиеся окна требуют определённой степени прозрачности. Поэтому технология предполагает нанесение на стекло толщиной 4 мм тончайшего слоя диоксида титана не более 10–25 нм (нанометров).
Ультратонкий слой покрытия снижает эффективность прохождения света сквозь стекло, но вполне приемлемо — на 4-5%.
Структура покрытия самоочищающихся окон
Покрытие диоксида титана приобретает свойства самоочищения благодаря двум технологическим процессам:
Рассмотрим подробнее эти два процесса для лучшего понимания функционала.
Самоочищающееся окно: А – грязь (1), покрытие (2), содержащее микрокристаллический диоксид титана, стекло (3); В — ультрафиолетовые лучи (4), вызывающие химическую реакцию покрытия; С – вода (5) способствует смыванию грязи
Фотокаталитический процесс (активируемый светом)
Диоксид титана, по сути, фотокатализатор — материал, вызывающий химические реакции под воздействием определённым (правильным) спектром света.
Так называемый «правильный» вид света — это ультрафиолетовое излучение (верхний синий солнечного излучения, не воспринимаемого человеческим глазом).
Когда ультрафиолетовое излучение воздействует на поверхность самоочищающегося окна (покрытого диоксидом титана), активируется процесс генерации электронов.
Активные электроны превращают молекулы воды, присутствующие в воздухе, в гидроксильные радикалы, вызывающие химическое окисление и реакции восстановления покрытия.
Проще говоря, гидроксильные радикалы «атакуют» органические загрязнения, измельчают до такой степени, когда образовавшиеся на стекле наросты легко смываются дождевой водой.
Поскольку реакции подвергается титановое покрытие поверхности самоочищающегося окна, действие реакции направлено на самые нижние слои грязи.
Эксперименты показывают эффективный отрыв инкрустированных загрязнений с поверхности стекла, благодаря такому способу.
Гидрофильный процесс (активируемый действием воды)
Стекло традиционно выступает гидрофобным материалом (не впитывает воду). Попадающая на самоочищающееся (или обычное) окно вода, демонстрирует тенденцию капельной «атаки». Дождевые капли стекают по стеклу, оставляя грязные полосы по ходу движения.
Покрытием диоксида титана такая тенденция меняется. Гидроксильные радикалы, образующиеся в результате фотокатализа, фактически доводят стекло до состояния гидрофильной материи. Поэтому попадающие на стекло каплями молекулы воды, равномерно распределяются на поверхности.
Разница действия воды на новом (А) и обычном (В) стёклах: А — гидрофильный эффект, когда вода быстро растекается, смачивая всю плоскость стекла; В – обычные условия, когда вода распространяется капельным покрытием, сопротивляется течению
Падающие дождевые капли на грязное самоочищающееся окно быстро распространяются по всей поверхности стекла, подобно тому, как впитывает воду ткань. Традиционно окна (простые и самоочищающиеся) устанавливаются вертикально или под углом.
Образующийся на самоочищающемся окне «лист воды» вытирает равномерно стеклянную поверхность подобно резиновой швабре, которую хозяйки применяют для ручной очистки. После высыхания на поверхности полностью отсутствуют разводы и пятна.
Самоочищающиеся окна: преимущества и недостатки конструкций
При всей уникальности этой технологии, явно способной привлечь внимание огромного числа владельцев недвижимости, есть нюансы.
Процессы самоочищения стекла демонстрируют не только преимущества. Определённого рода недостатки также присущи новым конструкциям стекольной промышленности.
Преимущественные стороны продукта
Самоочищающиеся окна внешне выглядят привлекательно, полностью соответствуют современным требованиям дизайна жилой и прочей недвижимости. Активное покрытие самоочищающихся окон продуктивно функционирует в течение всего срока службы стекла.
Преимущественные показатели очевидны, если судить по картинкам эффекта смыва дождём: А – картинка для обычного стекла; В – картинка для самоочищающегося стекла
Учитывая функциональность конструкции, владелец таких сооружений явно экономит время и деньги – ресурсы, необходимые для производства мойки в ручном режиме.
Конечно же, самоочищающиеся окна способствуют снижению несчастных случаев, нередко имеющих место в случае ручной мойки объектов на высотных зданиях.
Существуют рыночные предложения на получение самоочищающихся окон различной толщины (4 – 10 мм), оснащённых стёклами небесных оттенков, эффективно фильтрующих солнечные блики.
Также доступно купить самоочищающиеся окна, наделённые внутренними покрытиями, отражающими тепло. Такие изделия способствуют повышению энергетической эффективности зданий.
Недостатки самоочищающихся окон
Наряду с преимуществами, самоочищающимся окнам присущ ряд недостатков. Первое, на что придётся обратить внимание, это цена.
Рыночные ценники примерно на 15–20% выше обычного остекления. Процесс самоочищения проходит непрерывно и медленно. Конечный результат не сравнить с работой мойщика.
Для самоочищающегося окна характерна незавершенная работа — поверхность никогда не будет такой же чистой и сверкающей, как показывает стекло, вымытое домохозяйкой или сервисным служащим.
Однако вид далеко не тот, что показывает обычное грязное стекло. Еще один недостаток — процесс очистки напрямую зависит от природных явлений — солнечного света и дождя.
Несмотря малые потребности покрытия в ультрафиолетовом излучении для достижения фотокаталитического эффекта, процесс реакции на самоочищение занимает 12–48 часов.
Покрытие также требует времени для активации очищения непосредственно после установки окон (от недели летом до двух месяцев зимой, в зависимости от климатической зоны).
Самоочищающимся окнам для работы требуется вода и солнце. Поэтому, если в течение длительного времени природа в этом смысле «молчит», придётся мыть окна вручную.
Тестовое стекло в руках лаборатнта наглядно показывает эффективность очистки на обычной и новой структурах. Между тем в реальных условиях процесс напрямую связан с природными явлениями, что приходится учитывать
Мойка допускается мягкой тканью, тёплой мыльной водой, осторожными действиями. Фотокатализ работает только с органической грязью. Поэтому самоочищающиеся окна не эффективны против отложений соли и песка (характерные моменты для недвижимости на побережье).
Несмотря на то, что покрытие с эффектом очистки рассчитано на полный срок службы окон, не исключены риски повреждения активного слоя абразивными материалами или агрессивными химикатами. Внутренняя область самоочищающихся окон в любом случае требует ручного труда.
Другие области применения технологии
Вполне успешно функционирующая с окнами технология теоретически допускает применение к любой плоской поверхности. Соответственно, аналогичная фотокаталитическая система рассматривается для использования в других областях.
Так, солнечные панели и фасады зданий заявлены в разработку с учётом внедрения самоочищающейся функции.
Правда, очистка малых панелей солнечных батарей не приводит к значительному повышению эффективности установок. Технология видится полезной в случае эксплуатации больших систем.
Технологии самоочищения поверхностей разработаны, как для солнечных тепловых панелей (производят горячую воду), так и для фотоэлектрических панелей солнечных батарей (генерируют электричество).
Обычно технология применима для больших поверхностей на открытом воздухе, однако не исключено использование внутри помещений. Внутри помещений, правда, солнечный свет в малых объёмах. Тем не менее, допустимо применять излучение ультрафиолетовых ламп, чтобы активировать процесс очистки внутренних поверхностей.
Существуют самоочищающиеся окна, где на внутренней поверхности размещены светодиоды, скрытые под внешним рабочим слоем. Светодиоды периодически включаются с целью активации фотокатализатора. Не удивительно, если в скором времени появятся:
Самоочищающиеся антимикробные поверхности, пригодные для использования в учреждениях здравоохранения, также уже на подходе.
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Самомоющиеся окна что это
Что такое самоочищающиеся стекла, стеклопакет в состав которого входит самоочищающееся стекло в сочетании с энергосберегающим. Принцип действия самоочищающегося стекла
Чистые и прозрачные стекла – это опрятность, красота и комфортность любого дома. От чистоты окон зависит не только внешний вид жилья, а и способность пропускать солнечный свет и тепло в помещение. Поддержание стекол в чистоте – процесс трудоемкий и кропотливый. Однако после очередного дождя покрываются разводами даже самые тщательно вытертые окна.
Для более комфортной эксплуатации окон устанавливают самоочищающиеся стекла, которые обеспечивают чистоту светопрозрачных конструкций и не требуют регулярного ухода.
Содержание
Что такое самоочищающиеся стекло и его достоинства
Идея о создании особого вида стекла, которое будет оставаться чистым без регулярного мытья, появилась еще в 60-е годы ХХ века. Тогда это казалось больше фантастикой.
Развитие технологий способствовало появлению на рынке оконных конструкций с самоочищающейся поверхностью. По сути, это обычное стекло, на которое нанесено прочное тонкое покрытие (фотокатализатор – диоксид титана), способное самоочищаться.
Специальная пленка наносится на уличную сторону стекла при очень высокой температуре (650 градусов Цельсия), что обеспечивает их целостность.
Внешне самоочищающееся стекло мало чем отличается от обычного. Однако если присмотреться, то можно увидеть, что:
Достоинства самоочищающегося стекла:
Функциональные возможности самоочищающегося стекла
Принцип действия самоочищающегося стекла
Процесс самоочищения можно разделить на два этапа:
Стекло начинает «работать» через пять-семь дней, после установки оконной конструкции. Этого времени достаточно, для активации гидрофильности поверхности (под воздействием УФ-лучей) и стекло начинает «работать» постоянно, в том числе ночью или при пасмурной погоде.
Для повышения эффективности работы самоочищающегося стекла, его не рекомендуется мыть самостоятельно до первого дождя
Загрязнения, с которыми справляется самоочищающееся стекло
Принцип действия самоочистки стекла действует, прежде всего, на органические загрязнения. К ним относятся продукты животного и растительного происхождения: сок деревьев, следы от пальцев, птичий помет и пыльца растений.
Грязное стекло очистится в течение часа, если слой накопившихся органических соединений составляет 6 нм
Химическая реакция происходит непрерывно, поэтому даже сильные загрязнения со временем исчезают.
Нано-покрытие позволяет смыть и едва заметную маслянистую пленку от неполного топливного сгорания.
К неорганическим загрязнениям, которые распадаются под воздействием УФ-лучей можно отнести: различные виды пыли (цементная, дорожная, меловая) и солевые потеки, появившиеся после использования жесткой воды.
Ситуации, которые требуют дополнительной мойки стекла
Нельзя сказать, что окно с самоочищающимся стеклом не придется мыть вовсе. Рассмотрим возможные случаи, когда «поухаживать» самостоятельно за стеклом придется:
Стеклопакет с самоочищающимся и энергосберегающим стеклом – двойной результат
Окна с самоочищающимися стеклами могут выполнять и дополнительные функции (защиты от солнца, энергосбережения, звукоизоляции, безопасность и прочие). Этих характеристик удается достичь, комбинируя различные виды стекол.
Одно из наиболее эффективных и удобных решений – стеклопакет с самоочищающимся и энергосберегающим стеклом.
Внутреннее стекло оконной конструкции – энергосберегающее (низкоэмиссионое стекло). На поверхность стекла нанесен слой (или несколько слоев) металлов, обычно серебра. Этот слой уменьшает излучательную способность стекла (со значения 0,83 до 0,04), что позволяет удерживать в помещении тепло.
Энергосберегающее стекло может быть двух типов: «твердое» и «мягкое». «Твердое» стекло имеет напыление из сплава олова и индия. Оно увеличивает теплоизоляционные свойства окна в 6-8 раз.
«Мягкое» стекло покрыто разными металлами, включая серебро, и способно удерживать тепло в помещении в десятки раз больше, чем обычное стекло.
С внешней стороны окна устанавливается стекло с самоочищающимся покрытием. Такая оконная конструкция – не дешевая, но уже через пару сезонов эксплуатации, она окупит сама себя. Стеклопакет позволяет значительно экономить на расходах по обогреву помещения и мытью оконных конструкций.
Рекомендации по эксплуатации и уходу за самоочищающимся стеклом
Во время разгрузки и хранения стекла с самоочищающимся покрытием необходимо придерживаться некоторых правил:
Мытье стекла с самоочищающейся поверхностью проще, чем чистка обычной стекла. Для удаления грязи надо обмыть окно со шланга – этого будет достаточно для возобновления его функциональности. Полировать оконную поверхность не надо, так как вода, высыхая не оставит разводов и потеков.
Если окно сильно загрязнено, его можно протереть губкой или мягкой тканью, смоченной в мыльном растворе. После чего, обильно промыть водой поверхность окна.
Ухаживая за окном с самоочищающейся поверхностью, важно следить, чтоб абразивные материалы и металлические предметы (при использовании оборудования для мойки) не соприкасались со стеклом. Можно воспользоваться чистящими средствами на основе спирта и аммония.
Область применения самоочищающегося стекла
Стекла с активной поверхностью могут использоваться там, где есть доступ к солнечному свету и воде, то есть – практически везде. Их устанавливают на фасадах зданий, оранжереях, световых люках и крышах. Стекло может гнуться, располагаться в любом положении (вертикально, горизонтально). Исключено применение самоочищающегося стекла внутри помещения.
Новые технологии начинают применяться и в автомобильных окнах. Уже сегодня, выпушены модели, с самоочищающимися стеклами, без дворников.
Изобретение инновационного покрытия, обеспечивающего прозрачное и чистое стекло, можно назвать гениальным открытием, которое значительно облегчает эксплуатацию оконных конструкций.
Самоочищающееся стекло
Окна позволяют пропускать солнечный свет в помещение. Но у них есть существенный недостаток, стекла быстро загрязняются. Их приходится постоянно мыть, а после первого дождя весь труд будет обесценен. Для решения этой проблемы, можно установить самоочищающееся стекло.
Что это такое
Потребность сделать стекла, которые не пришлось бы регулярно мыть, возникла еще в ХХ веке. Однако, на тот момент это было невозможно. С развитием технологий, функция самоочищения оконного стекла стала доступной.
Самоочищающиеся стеклопакеты ничем не отличаются от обычных по своей конструкции. Все различие заключается в нанесении специального покрытия на поверхность. Оно называется фотокатализатор или диоксид титатна.
Пленка наносится на внешнюю часть стекла, уличную сторону. Существует специальная технология, так, температура нанесения составляет 650 градусов Цельсия. Именно это обеспечивает целостность пакета.
По внешнему виду стеклопакет с нанесением специального покрытия имеет несколько отличий, которые не будут заметны, если не присматриваться. Так, на нем заметны блики, так как коэффициент светоотражения составляет 14%. Также, такое стекло имеет небольшой голубоватый оттенок.
Принцип действия
Принцип действия самоочищающегося окна заключается в активизации процесса очищения под действием ультрафиолетового излучения. Так, грязь, которая скопилась на окне разлагается на компоненты в тот момент, когда светит солнце.
Первый этап очищения заканчивается в тот момент, когда начинается дождь. Вода смывает грязь, оставшуюся на стеклопакете. Она превращается в пленку, которая соскальзывает со стекла. При этом, вода может быть жесткой или с повышенным содержанием соли.
Диоксид титана, находящийся на поверхности стекла, не смывается и не расходуется каждый раз после очищения. Вещество регенерируется, поэтому стеклопакет не нужно каждый раз покрывать фотокатализатором.
Самостоятельная очистка
Есть загрязнения, с которыми самоочищающееся стекло справится самостоятельно. В первую очередь, это следы от пальцев и органические соединения:
На это потребуется не больше часа времени. Также, очищаются пыль или солевые потеки, которые относятся к неорганическим соединениям.
Весь химический процесс происходит непрерывно. Однако, для более серьезных загрязнений требуется больше времени. Так, смывается и тонкая маслянистая пленка.
Дополнительная чистка
В некоторых случаях, самостоятельная очистка не помогает избавиться от загрязнений. Тогда, необходимо дополнительно чистить стеклопакеты.
Такая ситуация может возникнуть, если слой грязи слишком большой. Так, ультрафиолетовые лучи не получают доступ к поверхности стекла. В связи с этим химическая реакция не наступает.
Также, стекло может перестать самоочищаться в условиях сильной засухи, если на поверхность не поступает вода.
Чистить окно вручную нужно и в том случае, если оно загрязнено лакокрасочными материалами или другими средствами, которые относятся к неорганическим соединениям.
Область применения
Главным условиям для использования подобных стеклопакетов, будет доступ к солнечным лучам и воде. Это значит, что самоочищающиеся стекла можно устанавливать практически везде. Их используют в офисных зданиях, квартирах, оранжереях.
Окна можно устанавливать в любом положении, по горизонтали или вертикали. Кроме того, их ставят под наклоном или изготавливают с различными изгибами. Характеристики самоочищающегося стекла при этом остаются прежними.
В последнее время, окна, которые самостоятельно себя чистят, устанавливают и в машинах. При этом, становятся не нужны дворники. На стеклах не остается разводов, а грязь будет очищена.
Достоинства
Самоочищающиеся стеклопакеты имеют преимущества. В первую очередь, это возможность не чистить окна вручную после каждого дождя. Главная функция этого покрытие позволяет долгое время наслаждаться чистыми стеклами.
Стеклопакеты самостоятельно очищаются даже в труднодоступных местах. Например, по углам, куда тяжело достать вручную. Такая функция также пригодится, если окно находится в многоэтажном доме, офисе или на крыше. Так, не нужно рисковать, чтобы отмыть стекло.
Для очистки понадобится только солнце и дождь. Если, в некоторые сезоны на улице слишком мало влажности, то достаточно облить стекло водой, чтобы очистить. При этом, на поверхности не остается разводов.
Стеклопакет легко сочетается с другими видами стекол, например, энергосберегающими, звукоизолирующими или солнцезащитными.
Недостатки
Однако, такое покрытие имеет и определенные недостатки.
Недостатков у такой конструкции не так много. К тому же, преимущества значительно их перекрывают.
Правила эксплуатации
Данная конструкция имеет определенные правила эксплуатации. Их необходимо придерживаться, чтобы окно прослужило годы и всегда оставалось чистым. Так, во время транспортировки, его необходимо закрывать специальной защитной пленкой.
Чтобы не повредить самоочищающееся стекло, разгружать или загружать изделие следует только в хлопчатобумажных перчатках. Убедиться, что стекло покрыто пленкой, можно по соответствующей голограмме в углу.
Нельзя наносить на окно надписи, наклейки или маркировки восковым карандашом. Стирая их, можно повредить покрытие, и оно не будет функционировать.
Сама пленка неотделима от стекла, поэтому ее не получится просто стереть. Также, она не выцветает с течением времени. Однако, ее можно повредить острыми предметами, различными абразивными моющими средствами и стальными щетками.
Самоочищающиеся стеклопакеты применимы для любого здания. Они состоят из специального покрытия, которое не стирается. Для очистки окна от грязи необходимы только солнце и дождь. Ультрафиолетовые лучи создают химическую реакцию со стеклянной поверхностью и запускается процесс окисления грязи. После этого дождь смывает остатки загрязнений.
Применение такой пленки позволяет стеклопакету дольше оставаться чистым. Это избавит владельца от регулярного мытья, а в помещение будет постоянно попадать солнечный свет.