Kính màu thông minh - giải pháp xanh cho các toà cao ốc

Châu Á, theo đúng nghĩa đen, đang nâng lên những tầm cao mới. Hiện nay, 71 trong số 100 công trình cao nhất thế giới đang được xây dựng nằm ở Châu Á và nơi đây cũng là nơi sẽ có 79 trên 100 dự án xây dựng công trình cao nhất thế giới đang trong quá trình lên kế hoạch.

Ở Singapore, khoảng 12 công trình đang được lên kế hoạch thiết kế và xây dựng cho đến năm 2021. Những công trình của quốc đảo này đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được các mục tiêu đặt ra của Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu. Công trình là nhân tố sử dụng năng lượng lớn thứ 2 của Singapore, sử dụng gần 1/3 lượng điện quốc gia. Nó cũng được xác định là nhân tố quan trọng nếu quốc gia này muốn đạt được mục tiêu năng lượng hiệu quả. Thực tế, nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng chủ công trình thương mại và người thuê sử dụng năng lương gần tương đương nhau (chủ công trình 51%, người thuê 49% tổng năng lượng tiêu thụ của công trình).

Mặt của những công trình hiện đại ngày nay thường được bao phủ bởi 80% là kính. Tuy nhiên, kính không thích hợp với mục tiêu năng lượng hiệu quả và bề vững được đưa ra bởi chính phủ các quốc gia để chống lại sự đô thị hóa và biến đổi khí hậu.

Những sự đối lập lợi ích này sẽ tiếp tục trở thành một thách thức lớn đối với các quốc gia trong công cuộc đấu tranh chống ảnh hưởng của nóng lên toàn cầu.

Công nghệ kính màu thông minh

Công nghệ dĩ nhiên là câu trả lời.

Trong khi mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho các tấm pin và ngói mặt trời trên mái nhà để tạo ra năng lượng bền vững thì nó cũng có thể đem đến một ảnh hưởng tiêu cực cho việc sử dụng năng lượng bền vững của các công trình. Việc lắp đặt cửa sổ 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 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, 

Vậy, nó hoạt động như thế nào? 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.

Mở cửa cho những công nghệ công trình thông minh

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. 

Một công trình văn phòng kính. Mặt của những công trình hiện đại ngày nay thường chiếm 80% là kính, một loại vật liệu không phù hợp với mục tiêu năng lượng hiệu quả và bền vững của thế giới

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 dâm 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 thứ 2. 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.

Bảng so sánh hiệu quả đạt được đối với việc cản nhiệt của kính màu thông minh Halio và các loại kính khác

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.