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2021-04-30 08:41 |
智能玻璃在能源消耗方面應(yīng)用有很大的潛力
建筑物占一次能源消耗的40%,占二氧化碳總排放量的36%。而且,正如我們所知,二氧化碳排放引發(fā)了全球變暖、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玻璃區(qū),在減少照明和溫度控制的能源消耗方面有很大的潛力。 ft*G*.0kO Q#d+IIR0gK 德國(guó)卡塞爾大學(xué)的Harmut Hillmer等人在名為 "MOEMS微鏡陣列在智能窗中的日光引導(dǎo) "論文中展示了這種潛力,這篇論文最近發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)》雜志的創(chuàng)刊號(hào)上。研究人員表示,智能玻璃基于數(shù)百萬(wàn)個(gè)微鏡,肉眼看不見(jiàn),并根據(jù)用戶的行為、太陽(yáng)的位置、白天和季節(jié)反射進(jìn)入的陽(yáng)光,在建筑物內(nèi)提供個(gè)性化的光線引導(dǎo)。 btr x?k( W]C_oh
[attachment=107057] A`+(VzZgJ 如果夏天沒(méi)有用戶在場(chǎng),所有的鏡子都垂直切換,把太陽(yáng)的熱量保持在外面。這通過(guò)最大限度地減少熱傳遞而節(jié)省了大量能源。在夏季,一旦傳感器檢測(cè)到用戶的存在,上部的鏡子就會(huì)打開(kāi),將日光反射到天花板區(qū)域。在沒(méi)有用戶站立的地方,房間保持涼爽,節(jié)省了氣候調(diào)節(jié)的能源。房間里遠(yuǎn)離窗戶的部分可以有效地被日光照亮,節(jié)省人工照明的能源。如果冬天沒(méi)有用戶,所有的鏡子都打開(kāi),通過(guò)將太陽(yáng)輻射反射到墻上來(lái)獲取能量,作為輻射加熱器。這就節(jié)省了供暖的能源。 一旦在冬季檢測(cè)到用戶的存在,所有的鏡子將把全部的太陽(yáng)輻射重新導(dǎo)向天花板,以減少眩光,F(xiàn)在,天花板作為一個(gè)輻射加熱器,節(jié)省了加熱能源。 UU;Ysj Ae,2Xi 微鏡陣列不受風(fēng)、窗戶清潔或任何天氣條件的影響,因?yàn)樗挥诔錆M氬或氪等惰性氣體的窗玻璃之間的空間。這種玻璃在冬天提供免費(fèi)的太陽(yáng)熱能,在夏天防止過(guò)熱,它可以實(shí)現(xiàn)健康的自然采光,巨大的能源節(jié)約(高達(dá)35%),大量的二氧化碳減少(高達(dá)30%),以及在高層建筑中減少10%的鋼和混凝土。 |hZ|+7 FRs|!\S=
[attachment=107058] +dPE!: 除了能源問(wèn)題,人工照明也對(duì)健康和福祉產(chǎn)生了影響。各種研究表明,人工照明與注意力不集中、極易生病、生物節(jié)律紊亂和失眠有關(guān)。智能玻璃可以通過(guò)優(yōu)化房間內(nèi)的自然日光來(lái)減少對(duì)人工照明的依賴。目前最先進(jìn)的智能玻璃目前要么是針對(duì)冬季,要么是針對(duì)夏季進(jìn)行優(yōu)化,并不能確保全年的節(jié)能性能。人們一直需要一種能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)貧夂颍ò滋、季?jié))作出反應(yīng)的智能和自動(dòng)技術(shù),利用現(xiàn)有的陽(yáng)光,調(diào)節(jié)光線和溫度,并節(jié)省大量的能源。 q70YNk} \&l*e 研究人員的MEMS微鏡陣列集成在隔熱玻璃內(nèi),并由一個(gè)電子控制系統(tǒng)操作。鏡子的方向是由各自電極之間的電壓控制的。房間里的運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)房間里用戶的數(shù)量、位置和移動(dòng)。其結(jié)果包括在亞毫秒范圍內(nèi)更高的驅(qū)動(dòng)速度,比電致變色或液晶概念的功耗低40倍。為了研究可靠性,研究人員對(duì)微鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行了快速老化測(cè)試,發(fā)現(xiàn)了微鏡陣列的可持續(xù)性、堅(jiān)固性和長(zhǎng)壽命。有了這樣的積極結(jié)果,這種智能玻璃的好處就非常明顯了。
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