استفاده انرژی در دهه گذشته به صورت پیوسته رشد چشمگیری پیدا نموده. نبود اطمینان به در دسترس بودن سوخت های معمول فسیلی که استفاده انرژی در جامعه به شدت به آن متکی می باشد، سبب افزایش چشمگیر هزینه انرژی در جهان می باشد. حدود ۲۰ درصد از سوخت های معمول فسیلی جهت گرمایش و سرمایش خانه ها و ساختمان های اداری و تجاری استفاده می گردد. جهت کمترشدن وابستگی به سوخت های فسیلی و کمتر شدن منتشر شدن گازهای گلخانه ای ضروری می باشد که در کاهش استفاده انرژی در ساختمان ها راه کارهایی اندیشیده بشود.

خورشید را می شود به‌ عنوان منبع عظیم انرژی تا پنج میلیارد سال آینده به محسوب کنیم. خورشید سرآغاز حیات و منشاء همه ی انرژی های دیگر می باشد. در حدود شیش هزار میلیون سال از تولد این گوی آتشین گذشته است و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل خواهد شد. نور خورشید سرچشمه‌ای از وجود هستی و مرزی میان روشنایی و تاریکی‌ می باشد. اکنون اهمیت نور و روشنایی در زندگی روزمره انسان کاملا پذیرفته شده می باشد. اکنون نور به یک عنصر طراحی خیلی مهم برای هتل ها، بیمارستان ها، فروشگاه ها، مغازه ها، ادارات و منازل مسکونی تبدیل گردیده. نور گیر بودن از جمله مهمترین فاکتور هایی می باشد که این روزها طراح های داخلی را در طراحی ساختمان های در حال ساخت به چالش خواهد کشید. مطالعات نشان می دهند که هنگامی مردم در یک محیط روشن و با نور مناسب زندگی می کردند، شادتر، سالم تر و کارآمدتر می باشند. نقش حیاتی نور در سلامتی انسان ها هم این روز ها کاملا به اثبات رسیده می باشد. به همین هدف در ساخت ساختمان های نو، لازم می باشد که جهت در دسترس بودن نور بیشتر از راه پنجره های شیشه ای وقت بیشتری برای طراحی این ساختمان ها صرف بنماییم.

اکنون در حدود سی درصد انرژی یک ساختمان در ایران از راه پنجره های شیشه ای هدر خواهد رفت که این مقدار در حدود پنج برابر ساختمان های اروپا می باشد. شیشه به عنوان یکی از مصالح ساختمانی خیلی متنوع و پر نفوذ، فرصت های عالی جهت ساخت خلاقیت های فوق العاده در معماری و طراحی داخلی ایجاد می نماید. در واقع، شیشه در تنوع فضاهای کار و زندگی ما خیلی به ما کمک می کند. تلاش های فراوانی جهت کاهش مصرف انرژی از راه پنجره های شیشه ای صورت گرفته می باشد. از راهکار های متاوتی مثل عایق کاری بهتر،بکارگیری از درزگیرها، بکارگیری از پنجره های دوجداره و بکارگیری از پرده های ضخیم در جلوی پنجره ها برای کمتر هدر رفتن انرژی در ساختمان استفاده شده می باشد که یکی از نو ترین و پر بازده ترین این راه ها که اکنون استفاده خیلی زیادی پیدا کرده می باشد، بکارگیری شیشه های هوشمنداست.

از دو راه می شود با بکارگیری از فناوری شیشه های هوشمند به مدیریت انرژی بپردازیم. راه کار اول بکارگیری از شیشه های هوشمند قابل تنظیم الکترونیکی می باشد. شیشه ای که ویژگی انتقال نور آن با ایجاد و قطع جریان برق تغییرخواهد کرد، به صورتی که می شود بلافاصله از شکل مات به شکل شفاف تغییر بیابد. با منع شدن از انتقال نور به درون محیط خانه در فصل های گرم سال از انتقال حرارت نور خورشید مانع شده و از افزایش گرما محیط مانع خواهد شد. این کار به خانوارها و شرکت ها امکان صرفه جویی در هزینه ها را خواهد داد؛ چرا که  احتیاج کمتری به بکارگیری از سیستم خنک کننده خواهند داشت. مورد بعدی بکار گیری از شیشه های هوشمند تولید کننده برق می باشد که با بکارگیری از لایه ای بر روی شیشه می شود برق مورد احتیاج ساختمان را تامین کرد.

کشف آنچه که اکنون به عنوان کریستال مایع شناخته خواهدشد، در اواخر قرن ۱۹ میلادی به واسطه دانشمند اتریشی به اسم فریدریش رینیتزر آغاز گردید. او ماهیت کریستالی مایع کلسترول که هویج استخراج کشف نموده. این کار تقریبا یک قرن مورد مطالعه و تحقیق دانشمندان و شرکت های متفاوت بوده می باشد. در اواخر قرن ۲۰، نمایشگر کریستال مایع (ال سی دی) اختراع گردیدو امروزه در سراسر جهان در مانیتور و گوشی های هوشمند استفاده قرار گرفته. این فناوری نه تنها در الکترونیک بلکه در مصارف مربوط به شیشه هم مورد استفاده قرار گرفته می باشد.فناوری شیشه‌های هوشمند کریستال یکی از انواع راه های تولید شیشه‌های هوشمند می باشد. در اين گونه فناوری، با بکارگیری جریان الکتریسیته، شيشـه قابلیت رد شدن و مانع شدن از رد شدن نور خورشید به داخل ساختمان را دارد و تا حدود ۹۸ درصد اشعه ماورا بنفش و مادون قرمز را حذف مي کند. با مسدود نمودن اشعه ماورا بنفش، خیلی از اشیاء به مخصوصا اشیاء در نزدیکی پنجره از آسیب ها محافظت خواهند شد. با مد نظر گرفتن به اینکه این اشعه ها از منابع مهم گرمایشی محسوب می گردند، بکارگیری از شیشه های هوشمند به عنوان مانع انتقال اشعه مادون قرمز به داخل ساختمان، باعث کمتر شدن مصرف وسایل سرمایشی در فصل های گرم سال خواهد شد. قابل ذکر می باشد که اندازه برق مصرفی این گونه شیشه ها خیلی ناچیز می باشد.جهت تولید این گونه شیشه ها، کریستال‌های مایع احاطه شده به واسطه لایه‌های پلیمری میان دو لایه هادی الکترون ، دو لایه پلیمری ، دو لایه محافظ درونی و دو صفحه شیشه ای لمینیت خواهد شد. از دو لایه محافظ درونی جهت جلوگیری از شکسته شدن شیشه در زمان لمینیت شدن بکارگرفته خواهد شد. در حضور جریان الکتریسیته، کریستال های مایع موجود در لایه به حالت هم جهت جهت دهی شده است و به خاطر همین علت اجازه رد شدن هر نوع نور از خود را داده و شیشه به حالت کاملا شفاف دیده خواهد شد. به محض اینکه جریان برق قطع بشود، نظم این کریستال های مایع نابود شده و کریستال های مایع به حالت کاملا تصادفی در میان لایه پلیمری جهت دهی خواهند کرد. به همین علت این لایه به هر گونه نوری اجازه رد شدن از خود را نداده و شیشه از شکل شفاف به شکل مات تبدیل خواهد شد. در این شکل اشیای موجود در پشت شیشه دیگر دیده نخواهد شد. تبدیل یک شیشه هوشمند از شکل شفاف به مدت در زمان خیلی کمی در حدود ۲۰۰ میلی ثانیه انجام خواهد شد.

شیشه هوشمند

شیشه هوشمند

شیشه های هوشمند کریستال مایع با ولتاژ نسبتا کم عمل خواهد کرد. با بکارگیری از ترانس برق ۲۲۰ ولت شهری به ۶۰ ولت تبدیل خواهد شد.  این هزینه مصرف برق این گونه شیشه های هوشمند خیلی کم  کرده. همین طور جهت آسانی بیشتر و انتخاب راه کار مناسب برای موقعیت های ضروری، جهت نصب شیشه های هوشمند هم از کلید قطع و وصل مکانیکی و هم از ریموت کنترل استفاده می گردد.سابقه بکارگیری شیشه‌های هوشمند کریستال مایع در گونه تجاری و امروزی آن به تقریبا سال ۲۰۰۱ میلادی برخواهد گشت. تنها اختلاف عمده این شیشه‌های امروزی در مقابل با شیشه‌های قدیمی وجود داشتن یک کلید سازنده جریان الکتریکی می باشد،به طوری که تا زمان دلخواه قادرید از شکل مات و یا شفاف بودن شیشه استفاده بکنید. اکنون از تنظیم و اپلیکیشن موبایل هم جهت مات و شفاف کردن شیشه های هوشمند کریستال مایع استفاده می گردد.تقاضا جهت ساخت این شیشه های هوشمند به دو علت افزایش پیداکرده: لازمه سبک زندگی مدرن جهت راحتی بیشتر، حفظ حریم خصوصی و بهره وری انرژی؛ و ساخت یک محصول متمایز در صنعت رقابتی تولید شیشه. سرمایه گذاری صدها میلیون دلار در طول چند سال گذشته در تنولوژی های هوشمند شیشه ای انجام شده می باشد.اکنون تکنولوژی هاي مدرن ساخت شيشه ، اثر شگرفي بر توسعه ساختمان سازي در همه ی جهان داشته می باشد. تکنولوژی  شيشـه هاي هوشمند در این سالهاي توسعه خيره كننده اي دارد و طبق گزارش سالانه صنايع ايالت متحد آمريكا ، تقاضا براي شيشه هاي هوشمند تا سال ۲۰۲۰ از مـــرز سه ميليون مترمربع در سال می گذرد. ساخت شيشه هاي هوشمند بر اساس چهار فناوری كريستال مايع ،الكتروكروميك ، ذرات معلق و مواد ترموكروميك استوار می باشد . ارزش بازار جهاني شيشــه هاي هوشمند در سال ۲۰۱۴ در حدود ۷۰۰ ميليون دلار و در سال ۲۰۱۶ حدود ۲٫۸ بیلیون دلار بوده است و پیش بینی خواهد شد که در سال ۲۰۲۳ به حدود ۸٫۳ بیلیون دلار می رسد.