智能窗户——带来可持续的建筑环境

建筑行业是二氧化碳排放的重要来源,即使在建筑物建成后居住的温度调节过程中碳排放仍持续存在。关于建筑行业的节能材料这一领域,其中建筑围护结构,即外墙,地板,顶棚,天花板,窗户和门,是建筑保温技术所关注的焦点。在一般的建筑物中,这类结构的所消耗的能量可占其总能耗的约三分之一左右。当然,窗户是这些建筑围护结构的重要组成部分,制造智能窗所使用的材料主要为有机材料,等离子体和水凝胶薄膜。随着气候变暖的加剧,对建筑围护结构的要求也在不断提高,更多要求建筑物可以冷却而不是加热。因此,需要更具可持续性的解决方案以满足不断增长的能源需求。

为了解决这个问题,来自葡萄牙Trás‐os‐Montes e Alto Douro大学的Sílvia C. Nunes,等最近在《Advanced Sustainable Systems》报道了一种用于智能窗的高效电致变色材料。该材料具有多样的冷却和加热能力,可以根据太阳的可见和近红外(NIR)辐射进行调节,并且在设计时主要考虑在气候炎热地区使用。该材料由无定形氧化铟锌(a-IZO)透明层插入溶胶-凝胶电解质组成。这种材料具有很高的透明度,并且只需要非常低的电压,它们就可以快速在三种模式间转换以调节进入建筑物的光和热。此外,这种材料在承受机械压力后表现出自我修复的特性——如果你的邻居有个喜爱踢足球的孩子,这个特性想必令你很安心!

除了低能耗外,使用智能窗户来给房子降温或取暖的另一个优点是把窗户集成进建筑物本身已有的结构,这意味着将这些技术应用到建筑中不会影响建筑环境的美学与完整性。与包括太阳能电池在内的其他一些技术相比,这是一个受欢迎的优点。尽管太阳能电池提供了很好的绿色替代能源,但在受保护的建筑物或具有历史重要性的建筑物上安装太阳能电池可能存在问题。人们可以想象,在不久的将来,智能窗将被广泛采用在国家遗址建筑或文化遗址建筑中,它们不会损害传统城市景观的完整性和美感。这种材料的易加工性使得其在建筑行业的快速采用成为可能。因此,在学术圈和工业界的共同努力下,不久的将来我们将看到一个更加绿色,无化石燃料的世界。

相关文章发表在Advanced Sustainable Systems上(DOI: 10.1002/adsu.2018001155)。