В домах будущего, скорее всего, не обойдется без "умных" материалов, способных самостоятельно регулировать температуру, очищать воздух, следить за здоровьем хозяев, да и просто украшать жизнь. Многие из них разрабатываются уже сейчас, а некоторые даже производятся серийно.
Одним нажатием кнопки стекло из прозрачного становится синим
Фото: S.A. Saint-Gobain CIS
50 оттенков синего
Еще недавно стены, окна и потолки были просто стенами, окнами и потолками, защищая нас по мере сил от холода, ветра и прочих неприятностей внешнего мира. Теперь стены умеют играть музыку, окна по нажатию кнопки темнеют и светлеют, а потолки и вовсе поглощают вредные газы. Эпоха, когда стекло оставалось просто стеклом, а гипсокартон — просто гипсокартоном, похоже, уходит безвозвратно. Чтобы убедиться в этом, достаточно походить по исследовательским центрам любого крупного производителя строительных и отделочных материалов. Например, международной группы компаний "Сен-Гобен".
— Смотрите,— директор "Сен-Гобен" по строительной физике Жан-Мари Тувенен нажимает на какую-то кнопку, и одно из стекол начинает темнеть на глазах.
Из прозрачного с легкой синевой оно через множество промежуточных позиций превращается в темно-синее. Такое, что почти ничего не разглядеть. В демонстрационном центре DOMOLAB к оформлению пространства подошли творчески, и павильончик, посвященный стеклу, соорудили в форме иглу. Так он и называется — "Световой иглу". По его стенам и потолку вставлены несколько десятков самых разных стекол.
Синеющее стекло, например электрохромное, SAGEGLASS. То есть меняющее свой цвет под воздействием электричества. Такое остекление можно дополнить люксометром, прибором для измерения освещенности, и появляется дополнительная возможность задать постоянное освещение в комнате. Система будет поддерживать этот уровень вне зависимости от происходящего за окном.
— Ее обычно настраивают так, чтобы стекло реагировало с небольшой задержкой. Не меняло свой цвет вслед за набежавшими на солнце облачками, но светлело и темнело при смене дня и ночи,— объясняет Жан-Мари.
Сейчас такие стекла чаще всего ставят в офисных зданиях с обильным остеклением, где иначе пришлось бы весь рабочий день открывать и закрывать жалюзи. Впрочем, технология находит применение и в жилых домах.
Важная особенность: при отключении электричества текущий оттенок синего сохраняется. Чего нельзя сказать о другой разработке "Сен-Гобен" — стекле PRIVALITE, умеющем превращаться из матового в прозрачное. Секрет его несложен: внутри спрятан слой жидких кристаллов. При подаче энергии они выстраиваются и становятся прозрачными. При отключении возвращаются в исходное состояние. Так что в прозрачном варианте стекло требует пусть небольших, но постоянных затрат энергии.
На выходе из "Светового иглу" Жан-Мари предлагает поднять глаза на окна двух симметричных переговорных на втором этаже. У первой стекла прозрачные, у второй — матовые. Значит, внутри идет какое-то заседание.
Да что там переговорные. В номерах парижской гостиницы "Новотель" имеется специальный переключатель. Стоит его нажать — и стенка, отделяющая ванную от спальни, становится прозрачной. Очень удобно для новобрачных. Принимая душ, можно и показать себя, а делая другие дела — скрыться за матовым стеклом. Наверняка, если бы Замятин писал свою антиутопию в наше время, именно это изобретение заняло место пресловутых розовых штор.
Тепло не пройдет
Впрочем, современное стекло решает вопросы не только света, но и тепла. Ведь именно окна в современных домах — основная причина теплопотери. Низкоэмиссионные стекла (то есть пропускающие видимый свет, но отражающие тепловое излучение) уже давно и прочно вошли в быт. Существуют даже две основные конкурирующие технологии. Стекло с таким эффектом выпускают на множестве предприятий, в том числе в подмосковном Раменском при участии "Роснано". Производятся и низкоэмиссионные пленки, позволяющие улучшить показатели обычного оконного стекла. Но это зимой, а летом гораздо больше энергии тратиться на охлаждение здания.
— Для этого мы совмещаем низкоэмиссионное стекло с электрохромным в рамках одного стеклопакета,— рассказывает директор департамента тонких пленок исследовательского центра Saint-Gobain Recherche, расположенного через стенку от DOMOLAB, Давид Николя.
Получается универсальное окно на все времена года. Внутреннее, отражающее инфракрасное излучение покрытие помогает держать тепло зимой. А темнеющее наружное стекло — не перегреться летом. Подсчеты показывают: через незатемненное электрохромное стекло в комнату проникает с улицы 60% тепла, а через затемненное — только 6%.
Впрочем, это не единственное возможное решение проблемы. Конкурирующая технология сейчас разрабатывается в Новом Свете. Небольшая американская компания Heliotrope Technologies изобрела электрохромное стекло с тремя разными режимами. В первом это совершенно обычное стекло, пропускающее и тепло, и свет, в третьем — стекло темное, ни того, ни другого не пропускающее. Вся соль во втором режиме, который сам разработчики именуют прохладным. Тут видимый свет проходит, а инфракрасный — практически нет.
Прошлым летом результаты исследований были опубликованы в журнале Nature. Там особенно подчеркивалось, что, по данным Министерства энергетики США, 4% энергии в стране теряется из-за стекол, которые летом пропускают слишком много тепла внутрь, а зимой — слишком много тепла наружу. Неудивительно, что министерство недавно выделило Heliotrope Technologies солидный грант.
Пока, правда, успехи заокеанских ученых ограниченны: стекло в лаборатории способно поглотить до 50% теплового излучения и до 70% видимого света и выдерживает до 2 тыс. переключений. К тому же опытные образцы имеют весьма скромные размеры.
Другими конкурентами электрохромной технологии являются термо- и фотохромная. Как нетрудно догадаться, в первом случае стекло меняет цвет под влиянием температуры, а во втором — под воздействием света. Последний эффект мог наблюдать каждый, кому доводилось видеть очки-хамелеоны, темнеющие при ярком солнце. Так вот с оконными стеклами возможно то же самое. Плюсы налицо: этому материалу вообще на нужно электричество. Но налицо и минус: освещенность в помещении регулировать не получится, она задана заранее при изготовлении стекла.
Третья альтернатива — термохромное стекло. Плюсы и минусы у этой технологии примерно те же, что и у фотохромного стекла. Правда, еще в 2004 году британские ученые разработали покрытие с интересными характеристиками. Как описывает разработку журнал New Scientist, при обычной температуре такое стекло легко пропускает и свет, и тепло. Но как только столбик термометра поднимается выше 29 градусов по Цельсию, тепло проходить перестает. Одно смущает: за последние десять лет разработка, похоже, так и не дошла до стадии промышленного производства.
"Световой иглу", сооруженный из нескольких десятков разных стекол
Фото: S.A. Saint-Gobain CIS
Стены помогают
В поддержании комфортной температуры могут участвовать и стены. Причем не в привычной роли простого теплоизолятора, а даже отчасти заменять кондиционер в жаркие дни.
Всем известно, что вода, испаряясь, забирает из окружающей среды довольно много тепла. Испарение — эффективный способ охлаждения. Собственно, потому мы и потеем в жару. Между тем аналогичный эффект имеет место не только при фазовом переходе из жидкого состояния в газообразное, но и при превращении твердого в жидкое. На этом основан модный в последнее время "зеленый" способ экономить на кондиционировании.
В дело идет особая смесь парафинов, которые плавятся, когда в комнате становится лишком жарко, а потом снова застывают. Таким образом удается сгладить пик температур. Использовать парафины можно по-разному. Зачастую из них делают целые панели, спрятанные под внутренней обшивкой, как в студенческом проекте "нулевого" дома Luukku в хельсинском Университете Аалто.
Французы из "Сен-Гобен" пошли по другому пути, вставив вкрапление из парафинов в банальный гипсокартон. Так обычный с виду отделочный материал, выпускаемый под маркой Alba balance, приобрел новые свойства. При 23 (или в другом варианте исполнения при 26) градусах по Цельсию он начинает охлаждать помещение.
Подвесные потолки Gyproc Activ`Air и вовсе очищают воздух в комнате. Как известно, пластики, мебель из ДСП и прочая начинка стандартной квартиры понемногу выделяют в воздух формальдегид. Нельзя сказать, чтобы концентрация его была очень опасна, но качество воздуха падает. Так вот эти потолки способны поглощать и связывать часть этого вредного вещества. По заверениям производителей, потолочные панели способны вобрать в себя до 70% от содержания формальдегида в комнате. Процент очистки зависит, конечно, от размера комнаты и количества панелей.
Сейчас в исследовательском центре при принадлежащем "Сен-Гобен" заводе гипсокартона в городке Вожуре работают над новой идеей. Тут пытаются сделать гипсокартон, способный абсорбировать вообще любые резкие запахи. Предполагается, что новинка будет особо полезна на кухне.
Если внутренняя отделка в будущем защитит жильцов квартир от кухонных запахов, то наружная уже сейчас способна защитить горожан от воздействия одного из самых вредных компонентов выхлопных газов — оксидов азота. Секрет в активной добавке к штукатурке, позволяющей преобразовывать вредные оксиды азота в безобидные нитрат-ионы, которые можно легко смыть с поверхности стены водой.
Конечно, чтобы эффект был заметен, одного дома явно недостаточно. Сейчас Сен-Гобен уже тестирует эту технологию на ряде жилых домов в Германии, тогда уже можно будет делать какие-то серьезные выводы.
Похожая технология есть и для стекол. Там катализатором выступает диоксид титана, под воздействием солнечного света он нейтрализует оксиды азота и органические примеси. В том же Saint-Gobain Recherche разработали целое семейство стекол, удобных в уходе. Гидрофобные, самоочищающиеся стекла, на которых не возникает конденсат.
Еще одна из технологий — стекла с электроподогревом, но без видимых проводков, как бывает в автомобилях. Она нашла применение в Москве Сити, - мешает скапливаться снегу на башне Меркурий.
На страже здоровья
В перспективе начинка квартиры будет еще и контролировать здоровье хозяев. Например, немецкая компания Future Shape уже сейчас активно продвигает свою концепцию "умного" пола SensFloor. Под линолеум, ковролин или ламинат немцы предлагают укладывать особую подложку с датчиками давления. Датчики отслеживают перемещения жильца и, если человек упадет на пол, способны сами передать сигнал бедствия родственникам и врачам. Очень удобно тем, у кого пожилые родители.
В остальное время датчики пола тоже не простаивают без дела. При должном дополнении они прекрасно встраиваются в систему "умного" дома, раскрывая перед хозяином двери и зажигая и отключая свет. А в отсутствие жильца пол может взаимодействовать с охранной сигнализацией.
Другой проект, тоже немецкий, под названием Gravity Space, и вовсе предлагает создавать под ногами людей целую виртуальную реальность. Тут за перемещениями жильцов должны следить не только датчики давления, но и веб-камеры, создавая внизу трехмерную картинку. Правда, реальность получится дополненная, позволяющая, например, играть реальными ногами в виртуальный мячик. Не пол, а этакий большой тачскрин. Все это немцы предлагают дополнить тем же набором из датчиков "умного" дома и сенсоров, вызывающих скорую при падении.
Впрочем, в заботе о здоровье полам будущего далеко будет до зеркал. Все-таки зеркала, особенно в ванной, расположены относительно пациента гораздо удобнее, чем пол. Существует уже несколько концепций таких зеркал здоровья. Некоторые из них способны с помощью веб-камеры измерять пульс. Другие поддерживают связь с зубной щеткой и унитазом, которые во время стандартных гигиенических процедур должны брать у жильцов анализы. А уже зеркало будет строить на их основании сводную медицинскую статистику. Впрочем, реального воплощения эти технологии пока еще не нашли.
Просто для красоты
Зато в области дизайна интерьеров даже ныне существующие материалы способны совершить самую настоящую революцию. В DOMOLAB, например, прихожая сделана в виде зеркального коридора, реагирующего на звуки. В ответ стены отзываются музыкой и начинают переливаться спрятанными внутри светодиодами.
Давно появилась в продаже светящаяся напольная плитка, способная светиться разными цветами. Есть и плитка, просто меняющая цвет при нажатии. Не отстает и гипсокартон. Например, он тоже может светиться.
В "Вожуре" охотно показывают посетителям экспериментальные панели для стен, облепленные снаружи светопроводящими волокнами разных цветов. От небольшого источника света панель начинает играть разными красками. Включается эта красота легко. Достаточно постучать по гипсокартону. Впрочем, к такому датчику можно ведь подключить и что-нибудь другое, например звуковое устройство. В "Сен-Гобене" разработали специальные вибродинамики. Достаточно прикрепить их сзади к гипсокартонной панели — и вся поверхность начинает воспроизводить передаваемую на динамик музыку.
Впрочем, дизайн помещений — штука переменчивая. Мода на хай-тек чередуется с модой на классику. И весьма вероятно, что вместо светящегося гипсокартона и виртуального пола в домах будущего будут плотные бумажные обои и дубовый паркет.
А вот от стекол, регулирующих световой поток, и материалов, поглощающих вредные вещества, человечество, скорее всего, не откажется. Все-таки экономия, здоровье и комфорт среды обитания — такие вещи, которые всегда будут беспокоить людей.