Строительные материалы будущего изменят оконную индустрию

Интерактивные фасады, вакуумная изоляция и аэрогели вместо традиционных изоляционных материалов, здания, покрытые термо-биметаллами, самовосстанавливающиеся пластики – этим технологиям предсказывают большое будущее. Предлагаем рассмотреть, какие материалы и технологии окажут влияние на будущее строительной и, в частности, оконной индустрии.

С появлением прорывных технологий кажется, что классическая, универсальная витрувианская триада немного устарела. Красоты, долговечности, удобства использования – уже недостаточно для архитектуры или строительства. Это относится к функциональности, которая должна отвечать требованиям не только пользователя объекта, но и окружающей среды. Здания должны взаимодействовать с ней, быть неотъемлемой частью экосистемы.

Инженерия материалов 4.0

Изменения в инженерии и материаловедении происходят очень быстро, и общий знаменатель этих изменений – это не только функциональность, но и уважение к окружающей среде, как при производстве материалов, так и их использовании. Это создаёт баланс между потребностями и возможностями, позволяет снять ограничения. Если с одной стороны, в отношении дизайнеров и инженеров предъявляются всё более высокие стандарты и требования, то с другой стороны, материалы и технологии, которые они имеют в своем распоряжении, предлагают все больше возможностей их реализации.

Эксперты считают, что инженерия материалов должна быть нацелена на определенный тип сложности свойств и стремиться улучшить параметры материалов, в зависимости от их основного применения. Дополнительный элемент инновационности строительных материалов, выходящий за пределы их технических характеристик, представляет собой, например, возможность рециклинга и повторное изготовление материалов с одинаково хорошими параметрами. Развитие в строительном секторе принципа замкнутого цикла – это решение проблемы нехватки ресурсов и бесчисленного количества отходов.

Предстоящая четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0) приведет к ряду изменений, связанных, среди прочего, с внедрением новых технологий моделирования, проектирования и производства, которые будут иметь различные последствия для строительной и оконной отрасли. Технологии будущего, такие как аддитивная печать (3D-печать), робототехника, использование виртуальной реальности, расширенная реальность, позволят повысить гибкость и персонализацию решений. Также заметно желание разработчиков повысить их сложность, эффективность и качество, одновременно снижая издержки производства.

Полезно прочитать - Строительный 3D принтер из России

«Умное» строительство

Быстрорастущая отрасль инженерии – это материалы, которые можно охарактеризовать как «умные», способные разумно, мгновенно и предсказуемо реагировать на изменения в окружающей среде. Они изменяют свойства (цвет или прозрачность) под воздействием импульса: теплового, химического, механического, электрического. Эксперты считают, что интерактивные материалы, способные реагировать на изменения, адаптирующиеся к окружающей среде, являются материалами будущего.

Смарт-продукты включают в основном изделия из стекла, но также на строительный подиум выходят термо-биметаллы, которые могут изменять форму, например, изгибаться под воздействием солнечного излучения. В настоящее время ведутся исследования на первых экранах из этого материала. Ими управляет американский архитектор Дорис Ким Сун (Doris Kim Sung). Специалисты в один голос говорят, что куда большим вызовом является не обогрев зданий, а их защите от перегрева. Все виды солнцезащитных систем, интерактивные фасады необходимы для снижения затрат энергии на кондиционирование зданий. Вдохновленная свойствами кожи человека, которая является естественным терморегулятором, предлагает покрывать здания именно такой «кожей», изготовленной из термических биметаллических покрытий. Данное решение может заменить традиционные системы защиты от солнца, а возможно и системы вентиляции и кондиционирования.

Абсолютным прорывом в строительстве вскоре могут стать материалы с изменением фазы (phase change materials). Это вещества, которые накапливают и выделяют большое количество энергии. Они классифицируются как скрытые тепловые единицы (LHS). Здание, отделанное таким материалом, может спонтанно накапливать и хранить энергию в солнечные дни и отдавать ее в пасмурную погоду. Эти материалы также позволяют использовать тепло, генерируемое внутри здания (от людей, устройств, воздуха, нагреваемого солнечной энергией, поступающей через оконное стекло).

Многое будет изменяться в теплоизоляции зданий. Будущее, как утверждают эксперты, должно принадлежать вакуумной изоляции – по функционалу слой в 1 см заменяет 20-сантиметровый пенополистирол. Но для эффективной работы необходим специальный метод монтажа, а также нельзя нарушать целостность такого покрытия в процессе эксплуатации.

Очень интересным материалом является аэрогель, который имеет в два с половиной раза меньшую теплопроводность λ, чем используемые в настоящее время изоляционные материалы. Это самое легкое твердое вещество в мире, со структурой мыльных пузырей, на 99% состоит из воздуха. Уже есть практика использования данного вещества в окнах из ПВХ и алюминия. К сожалению, на текущий момент, слишком высокая цена мешает его широкому распространению.

Идеи, взятые из природы

Бионика – это наука на границе биологии и технических наук. Её развитие может принести впечатляющие технологические решения в строительную индустрию. Мир живых организмов гораздо более совершенен, чем наш, в некоторых отношениях он обладает удивительными способностями, которые людям нужно только научиться использовать.

Взять, к примеру, роговицу глаз мотыльков с сильными антиотражающими свойствами, которые вдохновляют ученых использовать их во многих областях. Для строительной отрасли на этой основе было разработано антибликовое и термостойкое стекло, которое дополнительно обладает способностью к самоочистке. Также ведется работа над более прочными и эффективными солнечными батареями.

Устройство дыхательной системы кузнечика, обеспечивающее эффективный газообмен, также является областью исследований для ученых. Перемещение этой системы в архитектуру позволило бы создать вентиляцию зданий через стены без каких-либо затрат энергии.

Бактерии на службе строительной отрасли

Есть много указаний на то, что работа над адаптацией к реальным инженерным приложениям «живого» бетона будет успешно завершена, и это станет прорывом в строительстве. Оказалось, что группа чрезвычайно стойких бактерий осаждает тот же тип кальцита, который является компонентом бетона. Бактерии, помещенные в бетон вместе с их пищей (определённого сорта крахмалом), могут находиться в состоянии покоя в течение многих лет. Как только появляются трещины, они оживают, размножаются и выделяют минеральный кальцит. Он связывается с бетоном, создает минеральную структуру, закрывает трещину и дефекты бетона. Вот так, используя бактерии, можно создать «живой», самовосстанавливающийся бетон.

В использовании бактерий, кроме этого, ученые видят надежду на решение проблемы сложных отходов (также в строительстве), полистирола или ПЭТ. Бактерии, эволюционируя, научились из пластиковых отходов получить еду. И если разложение этого типа материала, как подсчитали учёные, может длиться сотни лет, то бактерии делают это всего за 6 недель.

Примеры таких феноменов природы можно размножить, а открытие новых, несомненно, станет движущей силой инженерии материалов и развития новых технологий. Расшифровка некоторых сложностей микрокосмики и возможность реализации в более крупном масштабе – одна из основных задач современной инженерии, в том числе тех, которые используются в строительстве, считают специалисты.

Оконная отрасль на пороге трансформации

Интеллектуальные и экологические материалы быстро осваивают новые ниши, и оконная отрасль здесь не исключение. Дальнейшее развитие нано- и биотехнологий может обеспечить лучшее использование солнечной энергии в зданиях с помощью эффективных и эстетичных фотогальванических панелей, а фотокаталитические материалы благодаря живым микроорганизмам улучшат качество воздухообмена и светопропускания.

Конечно, в статье названы далеко не все материалы и технологии, которые уже сегодня выступают движущей силой строительного рынка. Безусловно, ещё будут появляться инновационные, сейчас совершенно неизвестные решения, что со временем будет способствовать созданию новой типологии, функции и эстетики оконных конструкций.

Организаторы и эксперты Премии «Оконная компания года» ожидают увидеть постоянную трансформацию и большой технологический прорыв индустрии светопрозрачных конструкций в ежегодном марафоне лучших поставщиков решений на российский рынок. Весной 2018 года стартует третий сезон проекта WinAwards Russia – используйте уникальные возможности этой площадки для продвижения прогрессивных идей своей компании!

О Премии «Оконная компания года/WinAwards Russia»

Российская профессиональная Премия «Оконная компания года/WinAwards Russia» в 2017 году проводилась второй раз.

Цель Премии – показать возможности и направления развития отрасли светопрозрачных конструкций в России. Определить и популяризировать в обществе лучшие компании, продукты, услуги на рынке СПК. Стимулировать индустрию к качественному профессиональному росту, надежности и ответственности перед потребителями.

Учредитель и организатор: интернет-портал tybet.ru.

Официальные партнеры Премии: «Национальный оконный союз», НИИСФ РАСН, НИУ «Высшая школа экономики», ФИОП (группа «РОСНАНО»), «Межрегиональный институт окна», НП «Экологический Союз» (маркировка «Листок жизни»). Отраслевой партнер – Международный форум производителей СПК STiS. При поддержке лидеров рынка комплектующих для окон SIEGENIA, WINKHAUS, profine RUS, Deceuninck и IVAPER.

Официальный сайт Премии http://winawards.ru.

Пресс-центр – Лилия Калашникова press(а)winawards.ru