智能玻璃可以通过优化房间的自然采光 节省大量能源

建筑物占一次能源消耗的40％，占二氧化碳排放总量的36％。而且，众所周知，二氧化碳的排放会引发全球变暖，海平面上升以及海洋生态系统的深刻变化。用节能的智能玻璃窗代替建筑物的低效率玻璃窗，具有减少照明和温度控制能耗的巨大潜力。

德国卡塞尔大学（University of Kassel）的研究表明，“MOEMS micromirror arrays in smart windows for daylight steering”具有潜力，该论文最近发表在《光学微系统杂志》（Journal of Optical Microsystems）上。

垂直站立的平面微镜阵列的SEM显微照片，带有放大的插图。图片来源：Hillmer等。 

（a）如果在夏天没有人在场，则所有后视镜均会垂直切换，从而将太阳光保持在外面。通过最大程度地减少热传递，可以节省大量能源。（b）在夏季，一旦传感器检测到用户存在，则后视镜将打开并将日光反射到天花板区域。在没有用户站立的地方，房间保持凉爽，节省了气候的能源。房间的远离窗户的部分可以通过日光有效地照明，从而节省了人造光的能量。（c）如果冬天没有使用者，则所有的镜子都会打开，并通过将太阳辐射反射到墙壁上作为辐射加热器来收集能量。这节省了用于加热的能量。（d）一旦在冬天检测到用户存在，所有的镜子都会将整个太阳辐射重定向到天花板，以最大程度地减少眩光。现在，天花板充当辐射加热器，节省了加热能量。

希尔默说，我们的智能玻璃基于数百万个微镜，肉眼看不见，并根据用户的动作、太阳位置、白天和季节反射入射的阳光，从而在建筑物内提供个性化的光线转向，希尔默解释说。

微镜阵列不受风、窗户清洁或任何天气条件的影响，因为它位于充满稀有气体（例如氩气或k气）的窗玻璃之间的空间中。玻璃窗在冬天提供免费的太阳热能，在夏天提供防止过热的方法，可实现健康的自然日光，巨大的能源节约（高达35％），大量减少的CO2（高达30％）以及减少10％的钢材和混凝土在高层建筑中。

除了能源问题之外，人造照明还对健康产生影响。各种研究已将人造照明与缺乏注意力，对疾病的高度敏感性，生物节律紊乱和失眠联系在一起。智能玻璃可以通过优化房间的自然采光来减少对人造照明的依赖。

当前最先进的智能玻璃目前已针对冬季或夏季进行了优化，并且无法确保全年的节能性能。人们需要一种智能且自动的技术，该技术可以对当地的气候（白天，季节）做出反应，利用可用的阳光，调节光和温度，并节省大量的能源。

研究人员的MEMS微镜阵列集成在绝缘玻璃内部，并由电子控制系统进行操作。反射镜的方向由各个电极之间的电压控制。房间中的运动传感器检测房间中用户的数量，位置和移动。

结果包括亚毫秒级范围内更高的驱动速度，比电致变色或液晶概念低40倍的功耗，反射而不是吸收以及色彩中性。进行了微镜结构的快速老化测试，以研究可靠性，并揭示了微镜阵列的可持续性，坚固性和长寿命。

有了这样的积极成果，这种智能玻璃的好处就显而易见了。