智能玻璃前景广阔其日光引导技术可节约巨大能源
- 来源：cnBeta
- 2021/4/30 15:55:36
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建筑物占一次能源消耗的40%，占二氧化碳总排放量的36%。而且，正如我们所知，二氧化碳排放引发了全球变暖、海平面上升以及海洋生态系统的深刻变化。用节能的智能玻璃窗代替建筑物的低效玻璃区，在减少照明和温度控制的能源消耗方面有很大的潜力。
德国卡塞尔大学的Harmut Hillmer等人在名为"MOEMS微镜阵列在智能窗中的日光引导"论文中展示了这种潜力，这篇论文最近发表在《光学微系统》杂志的创刊号上。研究人员表示，智能玻璃基于数百万个微镜，肉眼看不见，并根据用户的行为、太阳的位置、白天和季节反射进入的阳光，在建筑物内提供个性化的光线引导。
如果夏天没有用户在场，所有的镜子都垂直切换，把太阳的热量保持在外面。这通过最大限度地减少热传递而节省了大量能源。在夏季，一旦传感器检测到用户的存在，上部的镜子就会打开，将日光反射到天花板区域。在没有用户站立的地方，房间保持凉爽，节省了气候调节的能源。房间里远离窗户的部分可以有效地被日光照亮，节省人工照明的能源。如果冬天没有用户，所有的镜子都打开，通过将太阳辐射反射到墙上来获取能量，作为辐射加热器。这就节省了供暖的能源。一旦在冬季检测到用户的存在，所有的镜子将把全部的太阳辐射重新导向天花板，以减少眩光。现在，天花板作为一个辐射加热器，节省了加热能源。
微镜阵列不受风、窗户清洁或任何天气条件的影响，因为它位于充满氩或氪等惰性气体的窗玻璃之间的空间。这种玻璃在冬天提供免费的太阳热能，在夏天防止过热，它可以实现健康的自然采光，巨大的能源节约(高达35%)，大量的二氧化碳减少(高达30%)，以及在高层建筑中减少10%的钢和混凝土。
除了能源问题，人工照明也对健康和福祉产生了影响。各种研究表明，人工照明与注意力不集中、极易生病、生物节律紊乱和失眠有关。智能玻璃可以通过优化房间内的自然日光来减少对人工照明的依赖。目前前沿的智能玻璃目前要么是针对冬季，要么是针对夏季进行优化，并不能确保全年的节能性能。人们一直需要一种能够对当地气候(白天、季节)作出反应的智能和自动技术，利用现有的阳光，调节光线和温度，并节省大量的能源。
研究人员的MEMS微镜阵列集成在隔热玻璃内，并由一个电子控制系统操作。镜子的方向是由各自电极之间的电压控制的。房间里的运动传感器检测房间里用户的数量、位置和移动。其结果包括在亚毫秒范围内更高的驱动速度，比电致变色或液晶概念的功耗低40倍。为了研究可靠性，研究人员对微镜结构进行了快速老化测试，发现了微镜阵列的可持续性、坚固性和长寿命。有了这样的积极结果，这种智能玻璃的好处就非常明显了。
(原标题：智能玻璃前景广阔 其日光引导技术可节约巨大能源)
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