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集发电、节能和保护功能于一身的智能窗户(smrat windows)
2021/7/19 17:45:49    
随着材料科学的发展和绿色节能趋势的深入,伴随我们几千年的传统窗户即将发生翻天覆地的变化,新一代智能窗户(smrat windows)逐渐进入大家的视线,并在五年内进入智能建筑和交通领域,甚至百姓家。

保护功能方面,智能窗户通过温度、光线、电场及湿度等外部刺激因素调节太阳光的透过率,从而实现关闭和显示等隐私保护功能。不仅如此,智能窗户还能有效地将太阳能转化为电能,为室内设备的供电。

目前,业界对智能窗户的研究主要集中在节能建筑、汽车和光学器件等领域。其中最具代表性的有美国View Smart Windows基于人工智能技术的智能窗户产品,以及上海硅酸盐研究所最近开发出的基于光-热-电转换技术的节能发电窗。


基于光-热-电转换的节能发电窗户


作为建筑物与外界环境主要的热交换通道,窗户约占据建筑物流入/流失能量的50%,利用窗户进行节能和发电是对屋顶、墙面利用的有力补充。现有发电窗技术是将透明光伏电池与建筑玻璃相结合,但提高发电效率以牺牲窗户透明度为代价。当前,多结太阳能电池有望成为保障透明度和提高发电效率的最佳组合,而产生的红外热负荷或导致器件可靠性降低、使用寿命短。此外,透明光伏电池受到如光损失、电损失、空气敏感性等问题的限制。

面对挑战,上海硅酸盐研究所今年7月提出了基于光-热-电转换的节能发电窗技术,采用波长选择性吸收薄膜与热电器件耦合,将太阳热转化为电能。研究团队设计开发出一种光-热-电转换演示系统,将具有波长选择性吸收的薄膜集成在透明玻璃上,该薄膜允许可见光通过(透过率达88%),同时可强烈吸收紫外线和红外线,并将其转化为热能。

张底剪报数据显示,照射到系统的太阳热被波长选择性吸收薄膜收集,定向传导至分布于玻璃边缘区域的热电器件,并被其转换成电能。该系统将能量转换效率与窗户的光学透明度解耦,实现两者的独立调控。由于红外线被吸收,可减轻建筑物的冷负荷,兼具高效节能和透明发电优点,系统节能效果与Low-E玻璃相当。该系统能够在环境温度下运行,可靠性高、寿命长,且结构简单、易安装,可应用于建筑玻璃、高铁/汽车窗户等领域。


基于电致变色技术的智能玻璃窗户


基于电致变色的智能窗户制造商代表厂商是美国View Smart Windows Inc,其生产的窗户可以通过使玻璃着色来优化自然光,同时控制热量和眩光,从而增强居住者的身心健康和居住体验,降低智能建筑消耗以及温室气体的排放量。 

张底剪报数据显示,View的产品可以阻挡多达90%的太阳辐射,包括Facebook(NASDAQ股票代码:FB),Netflix(NASDAQ股票代码:NFLX)和HP公司(NYSE股票代码:HPE)等在内的几家知名公司,其办公室的窗户都有使用View的产品。

View Smart Windows Inc是一家成立于2007年的美国玻璃制造商,一路成长获得了风险投资的青睐。2013年获得全球最大玻璃制造商之一的康宁领投6000万美元,2014年1月获得Madrone Capital Partners投资1亿美元,2015年获新西兰超级基金会牵头的总共1.5亿美元资金,2018年获软银愿景基金(SoftBank Vision Fund)的11亿美元投资,2021年由特殊目的收购公司(SPAC)合并包装后在Nasdaq公开上市,股票代码为“VIEW”。

View的发展顺风顺水,该公司本月还收购了面向智能建筑的安全边缘云基础设施领先公司IoTium,这既显示了强大的技术即资金实力,也代表了全球智能建筑行业广阔的市场前景。(Donna Zhang,张底剪报)
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