حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از طریق پنجره ها هدر می رود. به همین دلیل تلاش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها بر روی پنجره ها متمرکز شده است. مطالعات زیادی برای یافتن روش‌های ذخیره انرژی صورت گرفته و نیاز به ذخیره انرژی باعث شده تا انواع جدیدی از پنجره‌های شیشه‌ای در ساختمان‌ها و همچنین در دیوارهای سالن کنفرانس در اداره‌ها به‌کار برده شود. این تکنولوژی کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان مثال شیشه¬ای را تصور کنید که قابلیت تغییر از حالت شفاف به حالت کدر، توسط یک کلید را داشته باشد. می توان از این شیشه برای پنجره خانه (در حالت نیاز به ایجاد عدم دید)، برای جلوی فروشگاه ها در شب و همچنین حمام استفاده کرد. با وجود اینکه استفاده از این شیشه خصوصی، هنوز متداول نشده است اما نمونه های زیادی در تمام دنیا وجود دارد. اما پنجره‌های هوشمند موجود، از پنجره های الکتروکرومیک گرفته تا پنجره های با ذرات معلق، همگی به کمک ما شتافته تا به طریق هوشمند به کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها و اماکن عمومی کمک کند.

تصور کنید که در یکی از گرم ترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشید مستقیما به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هایی با شیشه های دودی برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق ندارید. همچنین دوست دارید تا تنها زمانی که نور شدت دارد شیشه درست مانند عینک های فتوکرومیک دودی شوند.

ساختمان درونی این شیشه تشکیل شده از دو لایه شفاف قلع به عنوان الکترود می باشد که لایه ای از کریستال مایع بین آنها ساندویچ شده است.

نمایش نحوه عملکرد شیشه های الکتروکرومیک ( انواع فیلم کریستال مایع )

با گذراندن جریان الکتریسیته از فیلم کریستال مایع شیشه شفاف می شود. با قطع جریان کریستال ها با جهت گیری تصادفی خود در فضا موجب پخش کردن نور ، و در نتیجه مات شدن شیشه می شوند.

حالت کدر و شفاف برای شیشه الکتروکرومیک که با زدن یک کلید تغییر می کند

پارامتر‌هایی كه در انتخاب شیشه مهم هستند و باید به آن‌ها توجه نمود عبارتند از:

1. عبور نور مرئی: (Visible Transmittance)

VT درصد عبور نور از شیشه را نشان می‌دهد. این پارامتر در ارزیابی پنجره‌های كارآمد انرژی از نقطه نظر تامین نور ساختمان مفید است. مثلا در مناطقی كه نور خورشید كم است مسلما باید از شیشه‌هایی استفاده كنیم كه قابلیت عبور نور بیشتری داشته باشد و بالعكس در مناطقی كه نور خورشید زیاد است برای جلوگیری از تابش شدید نور خورشید به داخل ساختمان باید از شیشه‌هایی كه عبور نور كمتری دارند استفاده كرد.

1. UV

این فاكتور مقدار عبور نور ماوراء بنفش خورشید را به داخل ساختمان نشان می‌دهد. بدیهی است به دلیل مضرات این اشعه هرچه مقدار آن كمتر باشد بهتر است.

1. ضریب انتقال حرارت

پارامتری است كه مقدار انتقال حرارت از هر جسم را نشان می‌دهد و برای بیان میزان عایقكاری شیشه نیز بكار می‌رود.

1. ضریب كسب حرارت خورشیدی:

در بعضی متون بهG-valueمشهور است که بیان‌كننده عبور حرارت و انرژی خورشید از شیشه می‌باشد. بدون توجه به دمای خارج، حرارت می‌تواند از میان شیشه به وسیله تابش مستقیم یا غیر‌مستقیم خورشیدبه صورت انعكاس از زمین یا سطوح دیگرنیز كسب شود.

مزایای استفاده از شیشه های هوشمند

1. آسایش حرارتی در زمستان
2. آسایش حرارتی در تابستان
3. كاهش هزینه سالانه انرژی
4. هزینه كمتر برای تاسیسات گرمایشی و سرمای
5. جلوگیری از ورود اشعه‌های مضر
6. تامین روشنایی مناسب برای ساختمان
7. كاهش هزینه مورد نیاز برای روشنای
8. جلوگیری از بخار كردن شیشه در فصول سرد

موارد کاربرد شیشه های خوشمند:

امروزه در فروشگاه عرضه لباس، در اتاق های تعویض لباس از این نوع شیشه استفاده شده است. با این سیستم می توان میلیون ها دلار در گرمایش و سرمایش و نور پردازی فضاها صرفه جویی کرد. در حال حاضر پنجره‌های هوشمند در برخی ساختمان‌ها به‌ کار گرفته می‌شوند. این پنجره‌ها مصرف انرژی را کاهش می‌دهند؛ برای این کار، پنجره‌ها سرمای درون خانه را حفظ کرده و مقدار نور ورودی به داخل را کنترل می‌کنند. یکی از موارد مصرف این پنجره‌ها در موزه‌ها است؛ جایی که ورود بیش از حد نور خورشید می‌تواند موجب آسیب دیدن اشیاء قیمتی شود.

نسل دیگر شیشه های هوشمند شیشه هایی هستند که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کرده و در ابر خازن ذخیره می کنند. اخیرا دانشمندان، موفق به ساخت پنجره‌هایی شدند که در آن از ابرخازن‌ها استفاده شده بود. این ابرخازن‌ها درون پنجره‌های الکترونیکی قرار داده شده‌اند؛ پنجره‌هایی که قادر به تغییر رنگ هستند. زمانی که تابش نور خورشید شدید است، این پنجره‌ها نور را جذب کرده و در خود ذخیره می‌کنند، زمانی که ظرفیت این پنجره‌ها تکمیل شد، شیشه‌ها تاریک شده و عبور نور را محدود می‌کند. با این کار مقدار نور ورودی به خانه و دمای آن تحت کنترل در می‌آید و از سوی دیگر انرژی ذخیره شده در آن را می‌توان برای استفاده در ادوات الکترونیکی دیگر نظیر نمایشگرهای تلویزیونی به‌ کار گرفت. با مصرف انرژی ذخیره شده در پنجره هوشمند توسط دیگر ادوات، خازن‌ها تخلیه شده و دوباره با جذب نور خورشید شارژ می‌شوند.

شیشه هایی که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کرده و در ابر خازن ذخیره می کنند.

پنجره های هوشمند دیگری نیز وجود دارد که در آن ها ازنانوبلورهایی با قابلیت انتقال نور مرئی و رد نور نزدیک مادون قرمز استفاده شده است. محققان آزمایشگاه برکلی در حال ساخت پنجره هوشمندی هستند که میزان حرارات وارد شده به اتاق و همچنین نور محیط را تنظیم می‌کند. ساخت نوعی پوشش که شامل لایه نازکی از نانوبلورها با قابلیت انتقال نور مرئی و رد نور نزدیک مادون قرمز است می تواند گام مهمی در این رابطه به حساب آید.