建筑物占一次能源消耗的40%,占二氧化碳排放總量的36%。而且,眾所周知,二氧化碳的排放會引發(fā)世界變暖,海平面上升以及海洋生態(tài)系統(tǒng)的深刻變化。用節(jié)能的智能玻璃窗代替建筑物的低效率玻璃窗,具有減少照明和溫度控制能耗的巨大潛力。
德國卡塞爾大學(xué)(University of Kassel)的研究表明,“MOEMS micromirror arrays in smart windows for daylight steering”具有潛力,該論文近期發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)雜志》(Journal of Optical Microsystems)上。
垂直站立的平面微鏡陣列的SEM顯微照片,帶有放大的插圖。圖片來源:Hillmer等。
?。╝)如果在夏天沒有人在場,則所有后視鏡均會垂直切換,從而將太陽光保持在外面。通過大程度地減少熱傳遞,可以節(jié)省大量能源。(b)在夏季,一旦傳感器檢測到用戶存在,則后視鏡將打開并將日光反射到天花板區(qū)域。在沒有用戶站立的地方,房間保持涼爽,節(jié)省了氣候的能源。房間的遠(yuǎn)離窗戶的部分可以通過日光有效地照明,從而節(jié)省了人造光的能量。(c)如果冬天沒有使用者,則所有的鏡子都會打開,并通過將太陽輻射反射到墻壁上作為輻射加熱器來收集能量。這節(jié)省了用于加熱的能量。(d)一旦在冬天檢測到用戶存在,所有的鏡子都會將整個太陽輻射重定向到天花板,以較大程度地減少眩光。現(xiàn)在,天花板充當(dāng)輻射加熱器,節(jié)省了加熱能量。
希爾默說,我們的智能玻璃基于數(shù)百萬個微鏡,肉眼看不見,并根據(jù)用戶的動作、太陽位置、白天和季節(jié)反射入射的陽光,從而在建筑物內(nèi)提供個性化的光線轉(zhuǎn)向,希爾默解釋說。
微鏡陣列不受風(fēng)、窗戶清潔或任何天氣條件的影響,因為它位于充滿稀有氣體(例如氬氣或k氣)的窗玻璃之間的空間中。玻璃窗在冬天提供免費的太陽熱能,在夏天提供防止過熱的方法,可實現(xiàn)健康的自然日光,巨大的能源節(jié)約(高達(dá)35%),大量減少的CO2(高達(dá)30%)以及減少10%的鋼材和混凝土在高層建筑中。
除了能源問題之外,人造照明還對健康產(chǎn)生影響。各種研究已將人造照明與缺乏注意力,對疾病的高度敏感性,生物節(jié)律紊亂和失眠聯(lián)系在一起。智能玻璃可以通過優(yōu)化房間的自然采光來減少對人造照明的依賴。
當(dāng)前先進(jìn)的智能玻璃目前已針對冬季或夏季進(jìn)行了優(yōu)化,并且無法確保全年的節(jié)能性能。人們需要一種智能且自動的技術(shù),該技術(shù)可以對當(dāng)?shù)氐臍夂颍ò滋?,季?jié))做出反應(yīng),利用可用的陽光,調(diào)節(jié)光和溫度,并節(jié)省大量的能源。
研究人員的MEMS微鏡陣列集成在絕緣玻璃內(nèi)部,并由電子控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。反射鏡的方向由各個電極之間的電壓控制。房間中的運動傳感器檢測房間中用戶的數(shù)量,位置和移動。
結(jié)果包括亞毫秒級范圍內(nèi)更高的驅(qū)動速度,比電致變色或液晶概念低40倍的功耗,反射而不是吸收以及色彩中性。進(jìn)行了微鏡結(jié)構(gòu)的快速老化測試,以研究可靠性,并揭示了微鏡陣列的可持續(xù)性,堅固性和長壽命。
有了這樣的積極成果,合肥中空玻璃廠家李實玻璃的小編覺得這種智能玻璃的好處就顯而易見了。
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