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智能玻璃前景广阔 其日光引导技术可节约巨大能源

  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。目前最先进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。

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  【来源:cnBeta.COM】

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