被動式智能窗(包括熱致變色和光致變色智能窗)因其結構簡單、無需能源輸入,被認為是理想的智能窗技術。而熱致或光致變色智能窗多是通過提高吸收或散射來調節窗戶的太陽光通量,其中具有散射效應的智能窗戶體系(包括水凝膠、離子液體凝膠和液晶等)在透明度(Tlum)和太陽光調制效果(ΔTsol)方面具有優勢,但其散射特性會影響人們對室外的觀察。而基于調節對太陽光吸收效果的智能窗材料(包括VO2、鈣鈦礦和WO3等)確實能保持透視效果。然而,目前的大多數智能窗材料的研究都傾向于關注陽光的直接透過率(Tsol),而忽略了窗戶吸收的太陽熱量,這些熱量向室內的傳遞會導致室溫升高,降低智能窗在夏季的能效。因此,可以考慮將這部分能量收集起來加以利用,例如在冬季加熱房間或通過熱電轉換發電。除了對室內溫度的調制,窗戶還必須提供足夠的室內照明,同時限制過高的亮度和局部眩光。
在他們的前期工作中已經證明了三氧化鎢摻雜聚甲基丙烯酸甲酯的光致變色智能窗戶在這方面具有足夠的優勢,因為光致變色的觸發因素是陽光強度(Adv. Mater. 2023, 2304910)。日照強度高時,光致變色智能窗會處于著色態,防止室內過亮和眩光;日照強度低時,光致變色智能窗會處于透明狀態,最大限度地增加日光的進入。但是,考慮到能源效率,光致變色智能窗在季節變化大的氣候條件下并不是最佳選擇。盡管與不使用光致變色智能窗的情況相比,使用光致變色智能窗后每年可以節約更多的能源,但在冬季,由于光致變色智能窗在晴朗的冬日也會著色并阻隔太陽光,會導致額外的供暖能耗。
論文鏈接 https://doi.org/10.1002/adfm.202402494
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