Lesena okna 4.0 (2)

Les, ampak kakšen in v kakšni obliki? Osnovni material lesenih oken je les visoke kakovosti. Tako v Sloveniji kot v Evropi se soočamo s presežki lesa, ki pa ga bo, glede na določene analize in napovedi, začelo primanjkovati.

Kakšen les in v kakšni obliki ga bomo uporabljali za izdelavo lesenih oken v prihodnih desetletjih? Bodo največkrat uporabljeno smrekovino nadomestile tujerodne drevesne vrste kot je npr. duglazija? Ali morda pavlovnija, ki s kakovostnim in lahkim lesom velja za eno izmed najhitreje rastočih drevesnih vrst na svetu? Slednja lahko povzroči resne probleme v slovenskih gozdovih, če je sajena navadna pavlovnija, ki velja za invazivno lesno vrsto in ne njen hibrid.

Ali pa bo v prihodnosti svojo (r)evolucijo doživel odslužen les, ki je že danes vedno pogosteje prisoten pri izdelavi lesenih proizvodov? Vprašanje ne ponuja jasnega odgovora, je pa ta odvisen predvsem od našega odnosa do planeta in ravnanja s slovenskimi gozdovi.

Lesena okna čez dve nadstropji?

Velikost lesenih oken je ena ključnih točk njihovega sodobnega razvoja. Aluminijasta ali jeklena okna, ki se raztezajo čez dve nadstropji in merijo v višino tudi pet metrov in več, niso nič nenavadnega, posebnost pa so lesena okna, ki segajo pet metrov v višino. Njihova ustrezna izdelava, ki bo prenašala lastne in zunanje obremenitve, je zaradi lastnosti lesa zelo kompleksna in zahtevna. Današnja lesena okna in drsne stene se navadno izdelujejo do višine približno tri metre, medtem ko bo že v bližnji prihodnosti mogoče vgrajevati tudi lesena okna z višino pet metrov in več. To bo mogoče izvesti z optimalno postavitvijo ojačitev v ključnih okenskih elementih, ki bo podprta z numeričnimi analizami, kar se razvija v projektih TIGR4smart in XtremelY.

Kaj pa izolativnost?

Eden izmed najbolj zaželenih ciljev proizvajalcev lesenih oken bo vedno izenačiti toplotno prehodnost okna (Uw) s toplotno prevodnostjo stene objekta (Us). Trenutna razlika med najbolj izolativnimi stenami (Us<0,1 W/m2K) in najbolj izolativnimi lesenimi okni (Uw=0,5-0,6 W/m2K) je šest- in večkratna. Ta razlika je odvisna še od velikosti oken, saj se delež izolacijskega stekla z velikostjo okna povečuje, kar pozitivno vpliva na izolativnost. Za izenačenje Us in Uw bo treba zagotoviti toplotno prehodnost stekla (Ug) pod 0,1 W/m2K. Trenutno se pojavljajo vrednosti Ug=0,15 W/m2K, medtem ko je mogoče najti tudi poskuse stekel z Ug=0,05 W/m2K. Tako v prvem kot v drugem primeru je trenutno še problematična uporabnost s stališča cenovnih, dimenzijskih in dobavnih omejitev. Ne glede na to je realno pričakovati, da bo izolativnost oken dosegla vrednosti okoli 0,1 W/m2K, pri čemer pa je vprašanje, na kakšni stopnji izolativnosti bodo zaradi razvoja superizolativnih in pametnih izolacijskih materialov takrat stene.

Lesena okna kot del interneta stvari

Internet stvari (Internet of Things ali IoT) predstavlja omrežje naprav, postavljenih in predstavljenih na medmrežju oz. internetu. Gre za mrežo, v kateri naprave bodisi komunicirajo med sabo ali z uporabniki. Leta 2010 je Hans Vestberg, takratni direktor podjetja Ericsson napovedal, da bo leta 2020 povezanih 50 milijard naprav. Enako napoved je leta 2011 podalo tudi podjetje Cisco, medtem ko je IBM predstavil še bolj radikalno napoved z 1 bilijonom povezanih naprav do leta 2015. Izkazalo se je, da so bile vse napovedi preoptimistične, še posebej IBM-ova, saj je bilo po ocenah podjetja Gartner v letu 2016 le 6,4 milijarde povezanih naprav, ob čemer so podali napoved, da bo do 2020 teh 20,8 milijarde.

Ne glede na napovedi in dejansko stanje pa je dejstvo, da IoT ni vprašljiva stvar prihodnosti, ampak realno stanje sedanjosti. To se bo v prihodnosti le še razvijalo z nepredvidljivo hitrostjo, pri čemer pa lesena okna ne bodo izostala. Osnovni pogoj za to je okno v obliki, ki bo primerna za integracijo v IoT. Na kakšen način in v kakšni obliki se bo okno vklapljalo v celoten sistem in bilo povezano z medmrežjem, bo odvisno od podjetij in predvsem želja ter potreb uporabnikov. Gotovo pa bo leseno okno v osnovi moralo zagotavljati samostojno delovanje ter senzoriranje ključnih okoljskih in lastnih parametrov.

Korak dlje? Lesena okna, internet stvari in blockchain

IoT in tehnologija veriženja podatkovnih blokov (blockchain) vsaka za sebe predstavljata revolucionarni ideji in dejanski tehnologiji, ki dvigujeta mnogo prahu, medtem ko bo njuna končna uvedba zahtevala še vrsto let razvoja. Že vsaka zase predstavljata prebojni in deloma disruptivni tehnologiji, medtem ko lahko združitev obeh povzroči revolucijo na področju IoT prihodnosti. V svoji osnovi IoT predstavlja sistem naprav (v našem primeru lesenih oken), povezanih z internetom. Ta so, vsaka v konceptu pametnega doma, povezana s centralnim sistemom. Slednji predstavlja »možgane« objekta in sprejema podatke od posameznega lesenega okna. Na njihovi podlagi nato sprejema odločitve, če je sistem ustrezno programiran in deluje na osnovi izbranih algoritmov.

Leseno okno bo tako predstavljalo aktivno napravo, agenta, povezanega z medmrežjem, ki ne bo zagotavljal le tradicionalnih funkcij, ampak bo s svojo pametjo zagotavljal npr. optimalno zračenje, pridobivanje in pretvarjanje sončne energije, steklo bo zaslon, preko katerega bo omogočeno upravljanje drugih naprav in spletno nakupovanje, … Leseno okno bo tako predstavljalo napravo, ki bo ponujala različne storitve, s čimer se bo odprlo novo področje za razvoj netradicionalnih poslovnih modelov.

Lesena okna kot del krožnega gospodarstva?

Cene materialov, ki se uporabljajo v lesenih oknih, naraščajo, enako je pričakovati tudi v prihodnosti. Cena stekla je od leta 2010 poskočila za približno 30 odstotkov, cena cinka od leta 2009 za več kot 200 odstotkov, raste tudi cena lesa. Rast cen ključnih surovin še posebej občutijo proizvajalci elektronskih naprav, ki vedno več napora vlagajo v ponovno uporabo surovin iz odsluženih proizvodov.

Podobno lahko pričakujemo v prihodnosti na področju lesenih oken, pri čemer bo za proizvajalce, ki bodo ponovno uporabili materiale in surovine iz odsluženih oken, ključnega pomena zagotoviti njihovo ustrezno kakovost. Slednje bo mogoče z nenehnim senzoriranjem oken. To ne bo zagotovilo le ustrezne kakovosti, ampak bo omogočilo tudi napovedovanje življenjske dobe lesenega okna. Tu pa bosta pomembno vlogo odigrala umetna inteligenca in strojno učenje.

Okno, prilagojeno navadam svojega uporabnika

Umetna inteligenca predstavlja širši koncept naprav, ki so sposobne izvesti naloge na način, ki ga opredeljujemo kot »pameten«. Strojno učenje je trenutna aplikacija umetne inteligence. Ta temelji na ideji, da je treba napravam zgolj zagotoviti podatke in jim dovoliti, da se na njihovi podlagi učijo same. Za oba primera je ključno zagotoviti zadostno količino podatkov, ki so »hrana« za inteligentno delovanje.

Do podatkov o lesenem oknu pridemo le z zaznavanjem lastnosti samega okna in zaznavanjem njegove okolice s senzorji. Na podlagi teh bo pametno leseno okno preko strojnega učenja in umetne inteligence znalo prepoznati navade svojega uporabnika, se prilagodilo in zagotovilo optimalne pogoje v obliki zatemnitve stekel, odpiranja oken za prezračevanje, projiciranja gozda na steklu ipd. Ideja ni nič novega, saj se nam podobno dogaja vsakodnevno – od predlaganja knjig na Amazonu do »naključne« izbire glasbe na platformi YouTube. Pri lesenih oknih pa bomo šli morda še korak dlje s predvidevanjem ali napovedovanjem življenjske dobe lesenega okna.

Kaj je torej leseno okno 4.0? Je naprava poljubnih dimenzij, opremljena z brezžičnimi senzorji, ki predstavlja integralen del interneta stvari in na podlagi velikega števila zbranih podatkov zagotavlja pametno delovanje, prilagojeno specifičnemu uporabniku v najširšem možnem smislu.