新的智能窗戶(hù)可以減少對高能耗空調的需求

　　歐盟大約有75%的建筑是低能效的，現在各國都在尋求對舊建筑進(jìn)行改造，以防止代價(jià)高昂的熱量泄漏。但英國倫敦大學(xué)學(xué)院納米工程教授Ioannis Papakonstantinou表示，盡管投入了大量的腦力讓建筑更加節能，但直到最近，窗戶(hù)的設計還沒(méi)有使用很多現代技術(shù)。

　　他的研究項目Interglazing正在使用納米技術(shù)和光子學(xué)(光的物理學(xué))的新理念來(lái)創(chuàng )造納米級的薄窗涂層，以更好地隔離建筑物。

　　此前在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)嘗試過(guò)，但之前所有的努力都落空了，它們要么阻擋的陽(yáng)光太少，要么成本太高，難以制造。

　　"如果你開(kāi)始將這些(窗戶(hù))涂層與納米技術(shù)相融合，那么你就可以將性能界限推向更高的水平，"他說(shuō)。

　　Intelglazing玻璃技術(shù)有兩個(gè)部分。第一部分是一層微薄的納米結構玻璃，形狀像微小的發(fā)梳，高度不到一微米(或千分之一毫米)。這些 "納米梳 "結構相互重疊，并散射陽(yáng)光，減少從窗戶(hù)進(jìn)入的眩光。

　　第二部分是窗戶(hù)變得節能的地方。在這里，研究人員正在試驗一種叫做氧化釩的材料，它可以附著(zhù)在納米立方體上。這種化學(xué)化合物具有熱致變色性--意思是它可以根據溫度的變化而改變顏色。例如，炎熱的天氣會(huì )使氧化釩改變其結構，導致它變暗，拒絕大部分變暖的近紅外陽(yáng)光，而在寒冷的日子里，它將變亮，讓大部分陽(yáng)光進(jìn)入。

　　制造商可以將這層材料作為玻璃層直接涂抹在新窗戶(hù)上，DIY改造者也可以將其作為聚合物薄膜的粘合層涂抹在舊窗戶(hù)上。Papakonstantinou教授說(shuō)，這樣做的另一個(gè)好處是，制造商可以定制帶有這些層的窗戶(hù)或薄膜，以便在不同的溫度點(diǎn)開(kāi)啟。

　　他說(shuō):“你可以改變二氧化釩的化學(xué)成分，讓它在更高或更低的溫度下轉換。”“所以你有一些相當好的控制。”例如，西班牙南部的窗戶(hù)可以定制，在較低的溫度下阻擋陽(yáng)光，防止建筑物在白天變暖。同樣地，瑞典北部的建筑想要從陽(yáng)光中獲得盡可能多的熱量，所以他們的窗戶(hù)只能在溫度較高時(shí)才開(kāi)始阻擋陽(yáng)光。

　　疏水

　　帶有納米梳子-釩氧化物層的窗戶(hù)也是疏水的——雨水很快就會(huì )從玻璃上滑落，并帶走沿途的灰塵，使窗戶(hù)具有自潔性。例如，這使得在摩天大樓中使用窗戶(hù)時(shí)效率更高。

　　該項目的目標是通過(guò)阻擋或允許陽(yáng)光照射，使人們的窗戶(hù)減少25%的能源消耗，并且由于不需要額外的能源來(lái)激活釩氧化物，與市場(chǎng)上現有的窗戶(hù)技術(shù)相比，其效率要高出50%以上。

　　帕帕康斯坦丁努教授說(shuō)，事實(shí)上，自2016年該項目啟動(dòng)以來(lái)，窗戶(hù)改裝技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。他說(shuō)，當他在2010年代中期第一次討論這個(gè)項目時(shí)，windows中的納米技術(shù)還聞所未聞，但現在“這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展”。

　　丹麥奧爾堡大學(xué)的Per Heiselberg教授說(shuō)，關(guān)于建筑改造的討論已經(jīng)有幾十年了，盡管環(huán)境因素只是最近才被列為優(yōu)先考慮的因素。

　　他說(shuō):“這個(gè)話(huà)題已經(jīng)討論了40年，但是爭論當然已經(jīng)改變了。”早在20世紀70年代，他就說(shuō)人們節約能源是為了不依賴(lài)中東那些壟斷石油供應的國家。“現在的重點(diǎn)是減少碳排放，避免溫室氣體。”

　　海斯伯格教授的ReCO2ST項目正在尋找方法，對建筑物周?chē)拿總€(gè)表面進(jìn)行翻新，使其更具成本效益和環(huán)境友好性。

　　通風(fēng)系統

　　該項目的一個(gè)主要特點(diǎn)是使用智能窗戶(hù)技術(shù)為翻新建筑提供通風(fēng)，在這些建筑中安裝空調等現代通風(fēng)系統既困難又昂貴。他說(shuō):“窗戶(hù)通常是圍護結構的薄弱部分，因為它通常是漏水的，隔熱效果也不太好。”“另一方面，它也是我們從陽(yáng)光中獲取熱量的地方。

　　主要的想法是使用智能窗戶(hù)，既提供更好的遮陽(yáng)，又為建筑提供新鮮的空氣。這對安裝了現代窗戶(hù)的老建筑特別有用。由于這些現代化的窗戶(hù)更加密封，它們會(huì )導致濕氣和廢氣在建筑物內積聚，這可能需要對建筑物的通風(fēng)系統進(jìn)行另一次昂貴的翻新。

　　Heiselberg教授說(shuō):“很難找到空間來(lái)安裝管道和通風(fēng)系統來(lái)為這些空間供應新鮮空氣，尤其是在老建筑中。而所有的空間通常都可以通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室外。”

　　“如果我們不同時(shí)安裝新窗戶(hù)和通風(fēng)系統，而是用窗戶(hù)來(lái)供應新鮮空氣，然后用舊建筑的煙囪或煙囪排風(fēng)，這樣會(huì )更劃算。”

　　他們的智能窗戶(hù)想法是基于之前歐盟一個(gè)名為CLIMAWIN的項目所做的研究。在他們的三層玻璃窗框上有一個(gè)小缺口(約5毫米寬)在外面的底層。這個(gè)空隙可以讓空氣通過(guò)窗戶(hù)的玻璃層，并被陽(yáng)光加熱。然后，它通過(guò)面向建筑內部的窗戶(hù)頂部的一個(gè)小閥門(mén)進(jìn)入房間。

　　其結果是通過(guò)窗戶(hù)預熱的新鮮空氣，然后通過(guò)另一個(gè)通風(fēng)排風(fēng)離開(kāi)建筑。

　　Heiselberg教授說(shuō)，目前該團隊正在試驗不同的材料，這些材料可以在白天將潛熱儲存在窗戶(hù)里，然后在晚上釋放出來(lái)。“在有陽(yáng)光的時(shí)候，我們可以收集并儲存它，”他說(shuō)。“我們還可以在沒(méi)有陽(yáng)光的時(shí)候預熱空氣。”

　　這種材料也可以在夏天遮陽(yáng)，這樣就不用儲存潛熱，而是冷卻穿過(guò)它的空氣。另一個(gè)正在開(kāi)發(fā)的想法是在窗戶(hù)上安裝傳感器，以了解儲存和釋放熱量的最佳時(shí)間，并添加微型風(fēng)扇來(lái)控制氣流的方向。

　　Heiselberg教授說(shuō):“由于構件有一定的使用壽命，需要更換，所以建筑物的翻新一直在進(jìn)行。”“重要的是，當我們這樣做的時(shí)候，我們要以最節能的方式來(lái)做，這樣我們就不會(huì )用性能不佳的新窗戶(hù)來(lái)替換舊窗戶(hù)。”