Радиопрозрачный стеклопакет – решение проблемы качества мобильной связи в зданиях
Фото: Fraunhofer ISE. Путь прохождения радиоволн снаружи (синий) и изнутри (оранжевый) через обычный и радиопрозрачный стеклопакет
Стеклопакеты с низкоэмиссионными стёклами, благодаря своим светозащитным свойствам, сегодня являются стандартом для применения в жилых, офисных или общественных зданиях. Однако известно и то, что наносимые на них покрытия отражают не только тепловое излучение, но и радиоволны. Из-за возникающего эффекта клетки Фарадея прием мобильной связи в новых зданиях имеет некоторые помехи.
Возможно ли что-то сделать по-другому, не меняя принципиально технологию производства низкоэмиссионного стекла для строительства – уже несколько лет этот вопрос изучают в немецком Институте солнечных энергетических систем Фраунгофера (Fraunhofer ISE). В 2020 году специалисты Института предложили свою технологию нанесения покрытий, получившую название «радиопрозрачный стеклопакет». В чём суть метода и где применять – рассказываем в новом материале tybet.ru.
Как стандартные стеклопакеты с покрытием влияют на прием сотовой связи
Самыми распространенными конфигурациями стеклопакетов для фасадного остекления сегодня в мире принято считать пакеты из одной-двух камер с одним или несколькими энергосберегающими и/или солнцезащитными покрытиями. Эти слои прозрачны в видимом спектре, но в инфракрасном диапазоне наблюдается целая цепочка событий, обеспечивающих зданию и необходимый энергоэффективный класс и климат внутри помещения. Одним из таких событий также считается отбрасывание или отражение длинных радиоволн. Если у планшетов, смартфонов и радиоуправляемой техники в помещении нет приема либо существуют помехи, не всегда виноваты «мертвые зоны».
В исследовании Fraunhofer ISE говорится, что современные стеклопакеты с функциональными покрытиями действуют как клетка Фарадея и блокируют большую часть сигналов мобильных телефонов. Это приводит к массовым ограничениям при передаче данных и значительному снижению качества услуг на основе GPS. В некоторых случаях в помещении нельзя принимать даже телефонные звонки, если нет доступа к WLAN, не говоря уже об интернет-соединении. Терминалы связи обычно реагируют на это увеличением мощности передачи, что приводит к сокращению срока службы батареи и увеличению воздействия электромагнитных полей внутри помещения.
Основываясь на принципе действия радиопрозрачных материалов*, специалисты Института попытались устранить проблему качества мобильной связи без радикального изменения технологии изготовления стеклопакетов, предложив для строительства радиопрозрачный стеклопакет.
Рекомендуем прочесть: Электросмог – окна могут внести вклад в решение этой проблемы
Принцип действия радиопрозрачного стеклопакета
В рамках исследовательского проекта Института под названием Funktransparentes Isolierglas (Радиопрозрачный стеклопакет) прием мобильных телефонов был значительно улучшен за счет применения почти невидимой сегментации низкоэмиссионных слоев.
Фото: Fraunhofer ISE. Сравнение действия стандартного и радиопрозрачного стеклопакета
Речь идет о новом дополнительном процессе обработки стекла, создающем тонкую структурную решётку, почти невидимую человеческому глазу, но восприимчивую к приёму-передаче всех известных сигналов. Сегментация низкоэмиссионного слоя может выполняться с помощью лазерной абляции** или других методов работы с покрытиями. Суть подхода – сегменты имеют значительно меньшие размеры, чем длина волны радиосигналов, маленькие квадраты улучшают их прохождение, благодаря чему стеклопакеты становятся проницаемыми для всех современных частот и сотовой связи, включая новый стандарт 5G.
Фото: Fraunhofer ISE. Улучшение радиопередачи S21 двухкамерного стеклопакета при использовании «сеток-проводников»
Результаты исследования показали, что нанесение «сетки-проводника» на стеклопакет улучшило передаваемый сигнал на 20–50 дБ (коэффициент 100–100 000) на всем диапазоне частот (UMTS, LTE, 5G, WLAN, GPS), а скорость загрузки данных через демонстрационный радиопрозрачный фасад внутри помещения увеличилась в 60 раз.
При этом в Институте отметили, что энергосберегающие свойства радиопрозрачного стеклопакета практически полностью сохраняются. Значение коэффициента теплопередачи (U) после сегментации имеет незначительную погрешность, примерно, 0,1 Вт/(м2К). Кроме того, сетка, созданная в результате процесса лазерной абляции на стекле, практически не видна. Всё это позволяет соблюдать требования к энергосберегающему стеклопакету и его применению на всех типах строительных объектов.
Рекомендуем прочесть: Эффект лазера в создании добавленной стоимости остекления
Область применения радиопрозрачных стеклопакетов
Радиопрозрачное покрытие уже применяется на тепло- и солнцезащитных слоях в однокамерных и двухкамерных стеклопакетах, как в зданиях, так и на транспортных средствах. Способность стекла к качественной передаче сигнала значительно улучшает работу операторов данных и навигацию.
Фото: Fraunhofer ISE. Радиопрозрачный стеклопакет
Технология может быть применима для остекления с типичными мягкими покрытиями на всех известных типах стекла, включая флоат-стекло и многослойное стекло (триплекс). Кроме того, «сетка-проводник» сочетается с такими продуктами, как шумозащитные стеклопакеты.
В целом область применения радиопрозрачных стеклопакетов не ограничивается фасадами и окнами для офисных, жилых или административных зданий. Промышленные объекты, спортивные сооружения, гостиничный фонд и, конечно, транспорт (в том числе, в небе и на воде), имеющие потребность в качественной спутниковой, сотовой и радиосвязи, будут расширять диапазон применения.
Рекомендуем прочесть: Окно с функцией очистки воздуха. Зарождение новой тенденции на рынке СПК?
*Радиопрозрачные материалы – это конструкционные, неоднородные диэлектрики с одно- или многослойной структурой, не изменяющие существенным образом амплитуду и фазу проходящей сквозь них электромагнитной волны радиочастотного диапазона.
**Лазерная абляция – это метод удаления вещества с поверхности лазерным импульсом. При низкой мощности лазера вещество испаряется или сублимируется в виде свободных молекул, атомов и ионов, то есть над облучаемой поверхностью образуется слабая плазма.
Подготовлено редакцией tybet.ru по материалам fraunhofer.de.
Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru
