【中玻網(wǎng)】Fraunhofer研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于在陽(yáng)光下變暗的玻璃窗的智能涂層。這使用對(duì)電和熱起反應(yīng)的電致變色和熱致變色材料。在具有大玻璃幕墻的建筑物中，它可以防止房間因太陽(yáng)輻射而變得過(guò)熱，從而減少對(duì)能源密集型空調(diào)的需求。

　　建筑業(yè)是溫室氣體的較大排放者之一。根據(jù)德國(guó)環(huán)境署的數(shù)據(jù)，建筑占該國(guó)約30%的CO 2排放量和35%的能源消耗量。具有大型玻璃幕墻和屋頂?shù)慕ㄖ绕涑蓡?wèn)題，例如主 導(dǎo)現(xiàn)代城市的辦公大樓。它們?cè)陉?yáng)光下會(huì)變熱，尤其是在夏天。然而，使用百葉窗和百葉窗提供遮陽(yáng)通常不受歡迎，因?yàn)樗鼈儠?huì)降低玻璃的美感并干擾外面的視野。相反，內(nèi)部使用空調(diào)冷卻，這需要大量電力并增加建筑物的碳足跡。

　　位于維爾茨堡的弗勞恩霍夫硅酸鹽研究所ISC和位于德累斯頓的弗勞恩霍夫有 機(jī)電子、電子束和等離子技術(shù)FEP研究所開(kāi)發(fā)了一種復(fù)雜的解決方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在Switch2Save項(xiàng)目中，研究人員一直在研究使用電致變色和熱致變色材料的窗戶(hù)和玻璃幕墻的透明涂層。這些為窗戶(hù)的外側(cè)增添了一種可變的、透明的深色色調(diào)，使房間保持涼爽。弗勞恩霍夫研究所已與六個(gè)歐盟國(guó)家的大學(xué)和工業(yè)合作伙伴合作開(kāi)展這項(xiàng)由歐盟資助的研究項(xiàng)目。

　　將電致變色涂層涂在透明的導(dǎo)電薄膜上，然后可以“打開(kāi)”。施加電壓會(huì)觸發(fā)離子和電子的轉(zhuǎn)移，從而使涂層變暗并使窗戶(hù)著色。另一方面，熱致變色涂層起作用Fraunhofer ISC電致變色系統(tǒng)組經(jīng)理Marco Schott博士解釋說(shuō)，當(dāng)達(dá)到某個(gè)環(huán)境溫度時(shí)，它會(huì)反射太陽(yáng)的熱輻射。

　　借助電致變色元件，傳感器可用于測(cè)量亮度和溫度等因素，并將結(jié)果發(fā)送到控制系統(tǒng)。這會(huì)向?qū)щ娔ぐl(fā)送電流或電壓脈沖，觸發(fā)窗口變暗。每當(dāng)溫度或亮度變得過(guò)高時(shí)，玻璃表面就會(huì)逐漸變暗。這可以防止房間過(guò)熱并減少對(duì)空調(diào)的需求，這在陽(yáng)光充足的氣候和具有大型玻璃幕墻的建筑物中特別有用。它還可以在晴天起到防眩光保護(hù)的作用。在陰天和晚上，窗戶(hù)將保持明亮狀態(tài)。

　　Fraunhofer研究人員還考慮了該技術(shù)是否適合日常使用。窗戶(hù)不會(huì)突然變暗，而是在幾分鐘內(nèi)逐漸變暗，肖特解釋說(shuō)，能耗非常低。在較佳情況下，電致變色薄膜僅在轉(zhuǎn)換過(guò)程中需要電力，極低的電壓就足以啟動(dòng)著色過(guò)程。熱致變色材料根本不需要電力，而是被動(dòng)地對(duì)太陽(yáng)產(chǎn)生的熱量做出反應(yīng)。它們可用于補(bǔ)充可切換系統(tǒng)或作為不需要可切換解決方案的替代方案。

　　Switch2Save承諾通過(guò)減少空調(diào)系統(tǒng)的使用或完全消除對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的需求，在室外溫度高的地區(qū)（即南部地區(qū)）節(jié)省大量能源。弗勞恩霍夫FEP的Switch2Save項(xiàng)目協(xié)調(diào)員兼研究組負(fù)責(zé)人John Fahlteich博士解釋說(shuō)，在歐洲的溫暖地區(qū)，現(xiàn)代建筑的冷卻和加熱能源需求可以減少多達(dá)70%。在較冷的北方地區(qū)，節(jié)省的成本并不大，但該系統(tǒng)也可以在這里用作防眩光保護(hù)，防止陽(yáng)光直射。

　　原則上，復(fù)合窗中電致變色層和熱致變色層的組合提供了較大可能的靈活性。通過(guò)使用它，建筑師和開(kāi)發(fā)商可以為各種區(qū)域和建筑物提供個(gè)性化的解決方案。我們正在希臘雅典第二大醫(yī)院的兒科診所和瑞典烏普薩拉的一座辦公樓中安裝該技術(shù)。在這兩座建筑中，能源消耗將被監(jiān)測(cè)和比較整整一年在安裝新窗戶(hù)之前和之后。通過(guò)這樣做，我們可以展示Switch2Save技術(shù)的實(shí)際性能，并可以繼續(xù)針對(duì)不同氣候區(qū)測(cè)試和改進(jìn)該技術(shù)，F(xiàn)ahlteich說(shuō)。

　　研究人員還解決了制造方面的挑戰(zhàn)。電致變色涂層應(yīng)用于聚合物基薄膜基材。另一方面，熱致變色涂層使用薄玻璃基板。濕法化學(xué)和真空鍍膜工藝用于經(jīng)濟(jì)的卷對(duì)卷制造系統(tǒng)。然后將可切換組件在真空下層壓到4毫米厚的窗玻璃上，然后將其集成到絕緣玻璃單元中。該涂層工藝在工業(yè)規(guī)模上也是經(jīng)濟(jì)可行的。電致變色和熱致變色可切換元件只有幾百微米厚，每平方米不到500克。因此，它們幾乎不會(huì)給窗戶(hù)增加任何重量，這意味著它們可以在現(xiàn)有建筑物中進(jìn)行改裝，而無(wú)需改變建筑物結(jié)構(gòu)。

　　該項(xiàng)目聯(lián)盟目前正致力于進(jìn)一步改進(jìn)該技術(shù)。例如，專(zhuān) 家團(tuán)隊(duì)正在研究如何將電致變色和熱致變色元素組合在復(fù)合窗中，以更好地利用該技術(shù)的潛力。進(jìn)一步的研究目標(biāo)包括使涂層適應(yīng)彎曲的玻璃形式，并為現(xiàn)有的藍(lán)色和灰色選項(xiàng)添加更多顏色。

　　世界變暖和歐洲綠色協(xié)議的目標(biāo)將在未來(lái)幾年顯著增加對(duì)節(jié)能建筑技術(shù)的需求——預(yù)計(jì)到2050年，歐盟的所有建筑都將實(shí)現(xiàn)碳中和。歐盟的電致變色和熱致變色窗戶(hù)Switch2Save項(xiàng)目可以為此做出重要貢獻(xiàn)。