Co z badań kosmicznych odnajdujemy we współczesnych osłonach?
Omawiając badania agencji kosmicznych, wskazaliśmy już odkrycia, które pozwoliły lepiej zrozumieć znaczenie kolorów i materiałów i ich rolę w odbijaniu promieniowania słonecznego. Dzisiaj prześledzimy, dekada po dekadzie, jak kolejne odkrycia korelowały z modyfikacjami wdrażanymi przez producentów osłon okiennych. Gdy bowiem spojrzymy na historię rozwoju materiałoznawstwa i fizyki promieniowania, okaże się, że obie dziedziny przez dziesięciolecia podążały zaskakująco podobną drogą.
Lata sześćdziesiąte – początek nowego spojrzenia na promieniowanie słoneczne
Początek ery kosmicznej postawił przed inżynierami problem, którego wcześniej nie analizowano na taką skalę. Satelity oraz statki kosmiczne opuszczające atmosferę Ziemi nie mogły korzystać z naturalnych mechanizmów chłodzenia związanych z ruchem powietrza. W próżni jedynym skutecznym sposobem wymiany energii pozostawało promieniowanie.
Programy Mercury, Gemini oraz Apollo wymagały dokładnego poznania zachowania różnych materiałów pod wpływem promieniowania słonecznego. Badano, które powierzchnie odbijają najwięcej energii, które pochłaniają ciepło, a które najskuteczniej oddają je do otoczenia. Właśnie wtedy zaczęto szeroko analizować takie parametry jak współczynnik odbicia promieniowania, absorpcja energii oraz emisyjność cieplna.
W tym samym okresie producenci żaluzji i rolet koncentrowali się przede wszystkim na regulacji ilości światła przedostającego się do pomieszczeń. Osłony miały zapewniać prywatność oraz chronić przed oślepiającym słońcem, natomiast kwestia ograniczania przegrzewania pomieszczeń, nie była jeszcze głównym kierunkiem rozwoju. Mimo to właśnie wtedy zaczęły pojawiać się pierwsze pytania o to, dlaczego jedne materiały nagrzewają się bardziej od innych.
Lata siedemdziesiąte – odkrycie, że odbijanie jest skuteczniejsze niż pochłanianie
Kolejna dekada przyniosła ogromny postęp w badaniach prowadzonych dla przemysłu kosmicznego. Powstały wielowarstwowe izolacje termiczne, znane jako Multi-Layer Insulation (MLI), które do dziś można zobaczyć na satelitach oraz sondach międzyplanetarnych. Ich charakterystyczne srebrzyste powierzchnie nie są jedynie efektem estetycznym. To rezultat wykorzystania bardzo cienkich warstw aluminium nanoszonych na specjalne folie techniczne.
Najważniejszym wnioskiem płynącym z tych badań było zrozumienie, że znacznie korzystniej jest odbić możliwie dużą część promieniowania, zanim zamieni się ono w ciepło. Ta wiedza zaczęła stopniowo przenikać również do innych gałęzi przemysłu.
W budownictwie coraz większym zainteresowaniem zaczęły cieszyć się folie refleksyjne oraz pierwsze rozwiązania poprawiające właściwości cieplne przeszkleń. Również producenci osłon okiennych zaczęli zwracać uwagę na znaczenie koloru materiału od strony szyby. Jasne powierzchnie odbijały więcej energii niż ciemne, co przekładało się na wolniejsze nagrzewanie samych osłon.
Nie można stwierdzić, że było to bezpośrednie wykorzystanie technologii kosmicznych. Można jednak zauważyć, że zarówno inżynierowie pracujący dla agencji kosmicznych, jak i projektanci materiałów budowlanych zaczęli dochodzić do podobnych wniosków wynikających z tych samych praw fizyki.
Lata osiemdziesiąte – era cienkowarstwowych powłok
Lata osiemdziesiąte przyniosły dynamiczny rozwój technologii cienkowarstwowych powłok metalicznych. Agencje kosmiczne prowadziły badania nad materiałami, które miały jednocześnie odbijać określone zakresy promieniowania i zachowywać wysoką trwałość podczas wieloletniej pracy w przestrzeni kosmicznej.
W tym samym czasie rozwijał się przemysł szyb architektonicznych. Coraz powszechniej zaczęto stosować powłoki niskoemisyjne oraz refleksyjne, które ograniczały przepływ energii przez przeszklenia. Był to moment, w którym budownictwo zaczęło patrzeć na okno nie tylko jako źródło światła, ale również jako element mający ogromny wpływ na bilans energetyczny budynku.
Podobna zmiana zaczęła zachodzić również w branży osłon okiennych. Coraz większą uwagę poświęcano nie tylko trwałości tkanin czy estetyce żaluzji aluminiowych, ale także właściwościom powierzchni, które mogły wpływać na zachowanie materiału podczas intensywnego nasłonecznienia.
Lata dziewięćdziesiąte – narodziny nowoczesnych tkanin technicznych
Kolejna dekada przyniosła prawdziwy rozwój materiałów technicznych. W przemyśle kosmicznym stale udoskonalano wielowarstwowe materiały izolacyjne, a badania nad cienkimi powłokami obejmowały coraz szerszy zakres zastosowań.
Jednocześnie producenci osłon okiennych zaczęli wykorzystywać nowe rodzaje tkanin, których zadaniem nie było już wyłącznie zaciemnienie wnętrza. Coraz większą rolę odgrywały właściwości związane z odbijaniem promieniowania, trwałością materiału oraz jego odpornością na nagrzewanie.
Pojawiały się materiały wyposażone w warstwy refleksyjne lub metalizowane powierzchnie. Nie były one kopiami rozwiązań stosowanych w satelitach, jednak korzystały z osiągnięć tej samej inżynierii materiałowej rozwijanej przez laboratoria na całym świecie.
Początek XXI wieku – osłony stają się elementem efektywności energetycznej
Na przełomie wieków zmieniło się podejście do projektowania budynków. Coraz większego znaczenia nabierała efektywność energetyczna, a wraz z nią ograniczanie przegrzewania pomieszczeń latem i strat ciepła zimą.
Równolegle trwały prace nad Międzynarodową Stacją Kosmiczną, której systemy ochrony termicznej należą do najbardziej zaawansowanych konstrukcji tego typu. Badania prowadzone dla ISS koncentrowały się na jak najlepszym kontrolowaniu przepływu energii przy wykorzystaniu nowoczesnych materiałów.
W branży osłon okiennych coraz częściej zaczęto analizować nie tylko stopień zaciemnienia, ale również wpływ rolet i żaluzji na komfort cieplny. Producenci zaczęli projektować rozwiązania uwzględniające współpracę z nowoczesnymi szybami zespolonymi oraz budynkami o podwyższonych standardach energetycznych.
Ostatnich kilkanaście lat – zarządzanie energią zamiast zwykłego zaciemniania
Współczesne badania prowadzone przez NASA, ESA, JAXA oraz inne agencje kosmiczne koncentrują się między innymi na nanotechnologii, nowych materiałach kompozytowych oraz powierzchniach o ściśle kontrolowanych właściwościach optycznych. Celem jest coraz dokładniejsze zarządzanie przepływem energii.
Podobną zmianę można zauważyć w branży osłon okiennych. Dzisiejsze rolety i żaluzje coraz częściej projektowane są z myślą o ograniczaniu nagrzewania wnętrz, współpracy z charakterystyką budynku oraz poprawie efektywności energetycznej całego obiektu.
Coraz większą rolę odgrywają tkaniny techniczne, jasne powierzchnie skierowane w stronę szyby, materiały o zwiększonej zdolności odbijania promieniowania oraz rozwiązania umożliwiające precyzyjne sterowanie ilością energii docierającej do wnętrza. Nie są to technologie „z NASA” (umówmy się – agencje kosmiczne nie prowadziły bezpośrednich badań nad żaluzjami drewnianymi czy roletami dzień noc) lecz rozwiązania wykorzystujące tę samą wiedzę z zakresu fizyki promieniowania, która przez dziesięciolecia rozwijana była również na potrzeby eksploracji kosmosu.
Wspólna lekcja płynąca z sześćdziesięciu lat badań
Historia badań kosmicznych i ewolucji osłon okiennych pokazuje, że największe innowacje często nie polegają na przenoszeniu gotowych produktów z jednej branży do drugiej. Znacznie częściej przenoszona jest wiedza. To właśnie ona sprawia, że rozwiązania rozwijane niezależnie zaczynają wykazywać podobne cechy.
Agencje kosmiczne przez dziesięciolecia uczyły się, jak kontrolować oddziaływanie promieniowania słonecznego na materiały. Budownictwo wykorzystywało tę samą wiedzę do poprawy efektywności energetycznej budynków. Z kolei producenci osłon okiennych stopniowo odchodzili od myślenia o roletach i żaluzjach wyłącznie jako elementach zaciemniających. Coraz większego znaczenia nabierało to, jak materiał odbija energię, jak szybko się nagrzewa i w jaki sposób wpływa na temperaturę pomieszczeń.
Choć pomiędzy satelitą krążącym wokół Ziemi a roletą zamontowaną w oknie nie istnieje bezpośrednia linia technologicznego dziedziczenia, łączy je wspólny fundament. Jest nim ponad sześćdziesiąt lat badań nad właściwościami materiałów i promieniowaniem słonecznym. To właśnie dzięki tej wiedzy współczesne osłony okienne nie służą już jedynie regulacji ilości światła, lecz stają się ważnym elementem poprawiającym komfort cieplny i efektywność energetyczną budynków.