发布日期：2025-02-04 17:55 点击次数：136
随着城市的发展、技术的进步和工业的发展，世界能源需求持续飙升。建筑物约占总量的 30%-40%，甚至超过工业或交通。这主要来自供暖、制冷和通风系统，其中空调尤其耗能。
窗户是问题的重要组成部分。它们允许热量在冬天逸出，在夏天进入，迫使温度系统消耗更多的能源并增加排放。挑战在于控制这种热传递，同时不影响窗户的透明度和日光进入量，这两者都对人们的健康和生产力至关重要。
答案是智能窗户。目前市场上的大多数版本都是所谓的电致变色 （EC），这意味着它们的工作原理是通过按一下按钮将电施加到玻璃内的颗粒或晶体层。
这会导致可逆的分子转化，根据产品的不同，窗口会变得不透明或黑暗。这会阻挡大部分红外光，这就是使房间温暖得不舒服的原因。这大大减少了炎热国家对空调的需求，在峰值温度下将大约 60% 到 70% 的热量保持在室外。在较冷的天气里，它们还可以将房间的热量损失减少约 40%。
几年来，这些窗户在商业和住宅物业中的销售都相当不错。据估计，2023 年的全球市场总价值为 66 亿美元（52 亿英镑）。
然而，它们有几个重要的局限性。虽然窗户消耗的能源不多，但它们只使用电源运行。在偏远或电力不可靠的地方，这可能具有挑战性。在电网无法提供可再生能源的情况下，用户需要安装太阳能电池板等替代品，以使这些窗户实现碳中和。
由于品种众多（但也有例外），您只能在完全限制和完全透明之间切换。这意味着您将失去在天气炎热时拥有窗户的好处，并且房间可能需要人工照明。如前所述，EC 窗户在炎热国家/地区可以很好地阻挡热量，但在寒冷的气候中则受到更多限制。
未来是热致变色的
一种至少消除了电力需求的替代方案被称为光致变色。它们使用一层微小的卤化银晶体或称为石脑吡喃的化合物，这两种化合物都会对紫外线 （UV） 水平的上升做出反应，导致玻璃在较亮的条件下着色。它与光反应太阳镜中使用的材料完全相同。
与 EC 窗相比，它们具有对紫外线形成屏障的额外好处。紫外线不仅致癌，还会损坏从家具到绘画再到 EC 涂层的所有物品。
然而，光致变色窗非常昂贵，至少如果它们使用银的话。它们对天气高度敏感，这会降低它们在多云或多雨条件下的可靠性。它们在阻挡红外光方面也不如人手，也没有手动控制，因此比调节室温更有利于隐私。
许多人会争辩说，未来更有前途的智能窗户是第三种被称为热致变色的智能窗户，这意味着它们使用对温度而不是光做出反应的颗粒涂层。同样，这意味着不需要电。
它们比光致变色窗便宜得多，仍然可以阻挡紫外线，并且在阻挡红外线方面有可能与 EC 窗相媲美。随着室外温度的升高，它们也会逐渐变暗，这意味着您可以拥有比开/关 EC 产品的窗户更透明的窗户。
但是，虽然热致变色玻璃已经存在，但它在窗户上还不可行。这是因为当今版本中的二氧化钒层仅在 67°C 左右完全反射红外线，这甚至比世界上有史以来的最高温度还要高得多。
世界各地的许多研究人员都在研究如何改进热致变色玻璃。这包括我们在埃克塞特大学环境与可持续发展研究所的项目，该项目部分参与了其他涂层的测试，以尝试找到一种在更真实的外部温度下有效减少红外光的涂层。
独特的是，我们还在考虑将其与目前其他种类的热致变色玻璃（除了可以反射红外光的玻璃）中可能存在的几种其他类型的功能相结合。其中包括使窗户在寒冷气候中更有用，使它们在温度较低时充当绝缘体，使房间的热量不会散失到外面，以及储存能量以帮助加热房间。
很难预测确切的时间表，但也许五年或十年后，这种研究应该会把智能窗户推向市场，在寒冷的国家——以及白天和黑夜——都一样有用。这是在全球范围内广泛推出单一类型的 Window 的关键。
它不仅应该对空调要求产生重大影响，而且对供暖和散热器的需求也应该产生重大影响。我粗略猜测，通过在较冷国家的公寓中安装五个智能窗户，这可能会使业主能够将散热器的数量从五个减少到两个。除了建筑物，这些技术还可以用于飞机和汽车。
与此同时，有充分的理由假设市场，尤其是 EC 窗市场不断增长。根据一项预测，到 2028 年，它应该会增加近 40 亿美元或约 60%。在发达国家和发展中国家，只要将研究成功和政策支持正确结合，下一代智能窗户就应该能够向前发展，并在未来十年或二十年内对建筑物的碳排放产生重大影响。
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