智能窗户新研究,可根据季节需求给房子供暖或制冷

2022-01-08 21:32 科幻世界杂志社 techxplore

房主们知道,房子里窗户的类型对供暖和制冷效率有很大的贡献。这是一件大事——维持室内温度需要消耗大量能源,占发达国家能源预算的20%到40%。

智能家居,可调控

匹兹堡大学和牛津大学的一项新研究提出一种新的“智能窗户”设计,进一步提高了节能窗户的效率。这种窗户可以在冬天收集太阳能为房屋供暖,在夏天反射太阳能使房屋保持凉爽。这项研究最近发表在ACS Photonics杂志上,并得到了EPSRC可穿戴和柔性技术合作项目的资助。

“主要的创新是这些窗户可以根据季节的需要改变。”匹兹堡大学电子和计算机工程的助理教授,也是研究论文的第一作者Nathan Youngblood解释说,“它们在冬天吸收太阳的近红外光,并将其转化为供给建筑内部的热量。在夏季,太阳可以被反射而不被吸收。”

这种薄膜由不到300纳米厚的光学材料组成,其中的活性层是一层非常薄的“相变”材料,它可以吸收太阳光线的不可见波长,并将其作为热量释放出来。材料本身也可以“切换”,这样它就可以把那些波长的光转换掉。

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“重要的是,可见光在这两种状态下几乎是相同的,所以你不会注意到窗口的光线变化。”Youngblood指出,“美感的考虑是运用绿色技术的关键。”

这种材料甚至可以精确地调整,例如,30%的材料在转走热量,而70%的材料在吸收和散发热量,从而实现更精确的温度控制。

牛津大学材料系教授Harish Bhaskaran领导了这项研究和WAFT联盟,他说:“在这里,我们利用调节不可见波长的传输或反射来调节温度。在我们长期的工业合作伙伴的帮助下,这些想法已经实现,并且是长期研究的结果。”

研究人员估计,使用这些窗户(包括控制材料层所需的能源),与普通家庭使用的双层玻璃窗相比,每年可节省20%至34%的能源消耗。

为了创造和测试他们的原型,研究人员与一家专门生产超薄反射薄的科技公司合作,此外还有一家领先的工程和建筑公司,以及一家薄膜公司。

“这项工作展示了另一个有趣的相变材料的光电应用,有可能显著改善我们的日常生活。”科技公司首席执行官Peiman Hosseini说,“基于可调控玻璃板的商业化仍有许多重大挑战有待克服;然而,这些初步结果证明,未来漫长的发展道路肯定是值得的。我相信这项技术应该是未来任何应对气候变化的整体政策方法的一部分” 

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(独家编译:科幻世界)

本文来自: techxplore
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