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行业新闻

智能玻璃涂层 可为玻璃建筑降温

发布时间:2021-9-10

中玻网Fraunhofer研究人员开发了一种用于在阳光下变暗的玻璃窗的智能涂层。这使用对电和热起反应的电致变色和热致变色材料。在具有大玻璃幕墙的建筑物中,它可以防止房间因太阳辐射而变得过热,从而减少对能源密集型空调的需求。

  建筑业是温室气体的较大排放者之一。根据德国环境署的数据,建筑占该国约30%的CO 2排放量和35%的能源消耗量。具有大型玻璃幕墙和屋顶的建筑尤其成问题,例如主 导现代城市的办公大楼。它们在阳光下会变热,尤其是在夏天。然而,使用百叶窗和百叶窗提供遮阳通常不受欢迎,因为它们会降低玻璃的美感并干扰外面的视野。相反,内部使用空调冷却,这需要大量电力并增加建筑物的碳足迹。

  位于维尔茨堡的弗劳恩霍夫硅酸盐研究所ISC和位于德累斯顿的弗劳恩霍夫有 机电子、电子束和等离子技术FEP研究所开发了一种复杂的解决方案来解决这个问题。在Switch2Save项目中,研究人员一直在研究使用电致变色和热致变色材料的窗户和玻璃幕墙的透明涂层。这些为窗户的外侧增添了一种可变的、透明的深色色调,使房间保持凉爽。弗劳恩霍夫研究所已与六个欧盟国家的大学和工业合作伙伴合作开展这项由欧盟资助的研究项目。

  将电致变色涂层涂在透明的导电薄膜上,然后可以“打开”。施加电压会触发离子和电子的转移,从而使涂层变暗并使窗户着色。另一方面,热致变色涂层起作用Fraunhofer ISC电致变色系统组经理Marco Schott博士解释说,当达到某个环境温度时,它会反射太阳的热辐射。

  借助电致变色元件,传感器可用于测量亮度和温度等因素,并将结果发送到控制系统。这会向导电膜发送电流或电压脉冲,触发窗口变暗。每当温度或亮度变得过高时,玻璃表面就会逐渐变暗。这可以防止房间过热并减少对空调的需求,这在阳光充足的气候和具有大型玻璃幕墙的建筑物中特别有用。它还可以在晴天起到防眩光保护的作用。在阴天和晚上,窗户将保持明亮状态。

  Fraunhofer研究人员还考虑了该技术是否适合日常使用。窗户不会突然变暗,而是在几分钟内逐渐变暗,肖特解释说,能耗非常低。在较佳情况下,电致变色薄膜仅在转换过程中需要电力,极低的电压就足以启动着色过程。热致变色材料根本不需要电力,而是被动地对太阳产生的热量做出反应。它们可用于补充可切换系统或作为不需要可切换解决方案的替代方案。

  Switch2Save承诺通过减少空调系统的使用或完全消除对空调系统的需求,在室外温度高的地区(即南部地区)节省大量能源。弗劳恩霍夫FEP的Switch2Save项目协调员兼研究组负责人John Fahlteich博士解释说,在欧洲的温暖地区,现代建筑的冷却和加热能源需求可以减少多达70%。在较冷的北方地区,节省的成本并不大,但该系统也可以在这里用作防眩光保护,防止阳光直射。

  原则上,复合窗中电致变色层和热致变色层的组合提供了较大可能的灵活性。通过使用它,建筑师和开发商可以为各种区域和建筑物提供个性化的解决方案。我们正在希腊雅典第二大医院的儿科诊所和瑞典乌普萨拉的一座办公楼中安装该技术。在这两座建筑中,能源消耗将被监测和比较整整一年在安装新窗户之前和之后。通过这样做,我们可以展示Switch2Save技术的实际性能,并可以继续针对不同气候区测试和改进该技术,Fahlteich说。

  研究人员还解决了制造方面的挑战。电致变色涂层应用于聚合物基薄膜基材。另一方面,热致变色涂层使用薄玻璃基板。湿法化学和真空镀膜工艺用于经济高效的卷对卷制造系统。然后将可切换组件在真空下层压到4毫米厚的窗玻璃上,然后将其集成到绝缘玻璃单元中。该涂层工艺在工业规模上也是经济可行的。电致变色和热致变色可切换元件只有几百微米厚,每平方米不到500克。因此,它们几乎不会给窗户增加任何重量,这意味着它们可以在现有建筑物中进行改装,而无需改变建筑物结构。

  该项目联盟目前正致力于进一步改进该技术。例如,专 家团队正在研究如何将电致变色和热致变色元素组合在复合窗中,以更好地利用该技术的潜力。进一步的研究目标包括使涂层适应弯曲的玻璃形式,并为现有的蓝色和灰色选项添加更多颜色。

世界变暖和欧洲绿色协议的目标将在未来几年显着增加对节能建筑技术的需求——预计到2050年,欧盟的所有建筑都将实现碳中和。欧盟的电致变色和热致变色窗户Switch2Save项目可以为此做出重要贡献。

来源:中玻网