因为这些窗户,未来10年城市将大变样?

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  视觉中国供图

  为建筑供热制冷是碳排放的有三个 巨大来源。这样毫不起眼的窗户都时要成为绿色科技的下有三个 风口?

  用玻璃发电

  2019年年底,美国加利福尼亚州红杉市的Ubiquitous Energy公司的员工聚集在完全由玻璃窗组成的会议室里,朋友面前的新型玻璃窗不仅能呈现加利福尼亚州北部壮观的山景和美丽的天空,还能兼作光伏电池,为公司的照明、电脑和空调等供能。

  经越多年的研发,该公司实现了一项技术突破——发电玻璃,其中的奥秘在于玻璃薄板之间加入的多种有机聚合物层,其带有些聚合物层能完全透光,而另外有些能吸收不可见的红外线和紫外线。光线透过玻璃时,聚合物层之间的电子形成电流,被玻璃中的细导线采集。

  公司业务拓展总监Veeral Hardev说:“这很重像反向运行的透明电脑显示器。”换句话说,显示器用电点亮屏幕的各个像素点,而这俩 发电玻璃在光线透过玻璃时,能在不同位置产生电流。

  目前,在给定的光照水平下,这俩 玻璃的发电能力至少是常规屋顶光伏的三分之一,其透光率至少是普通玻璃的一半。

  Hardev表示,达到什么指标已足以使这俩 玻璃成为这俩实用的产品,而他的公司有望大幅提高玻璃的透光率。至于较低的发电效率单位,他指出窗户所覆盖的面积比屋顶大,而且能用面积优势弥补效率单位上的存在问题。“我应该 两者都用,但窗户的发电将更多。”他补充道,最大的挑战是怎样将目前存在问题0.19平方米的窗户面积扩大至约4.65平方米。

  比玻璃更清晰

  窗户的革命早该出显 了。随着世界各大城市重拾对摩天大楼的热爱,熠熠生辉的高楼已演化成各地的固定景点,但高楼上的玻璃却几乎这样技术上的进步。

  对建筑的温度控制是一项巨大挑战,美国能源专项中18%的资金用于给建筑供热和制冷。据美国劳伦斯伯克利国家实验室估计,在寒冷的季节里,从窗户流失的暖气折合价值约为400亿美元;而在夏季,从装有空调的建筑的窗户流失的冷气折合的价值数额更大。总之,用于建筑供热制冷的资金,有一半以上的费用因通过窗户流失而浪费了。

  总部存在密西根的Mackinac Technology公司正在开发这俩可放置于普通玻璃下皮 的涂层塑料薄板,在不影响视野清晰度的同时,还能改善玻璃的绝热和热反射性能。其中,塑料板将空气困在后面 ,提高玻璃的绝热性能。而涂层能让可见光透过,而且反射红外线(携带着大次要热能)。该公司的CEO John Slagter表示,隐形的涂层能减少塑料下皮 反射的光线,反而增加了窗户的透光量和室内清晰度。

  将涂层塑料薄板直接安放进现有窗户框架上,就可将单层玻璃或双层玻璃的绝热性能提高两倍,同时它非常轻,不需要明显增加窗户重量。Slagter表示,这俩 新材料已成功通过了美国加尔文大学在窗户上的测试。得益于美国政府机构的次要资助,在2022年正式投入使用前,这俩 塑料薄板将在更大的试点项目中进行推广测试。

  光线的明暗之争

  但有时,高清晰度并都是优点,很重是对于朝南的建筑物,强烈的太阳光会通过窗户射入室内。科罗拉多大学博尔德分校的材料科学研究人员Michael McGehee说:“着实强光能增加房间的温度,但朋友何必 喜欢在阳光丰富的环境下工作,很久 很久 会看不清电脑屏幕。通常朋友会挑选拉上窗帘,但以前又会拖累窗外的风景,享受不了阳光带来的有些好处。”

  为缓解阳光的刺眼感,McGehee团队长期致力于改进“电致变色”窗户(通过外加电场,使材料存在稳定、可逆的颜色变化),通过开关控制窗户的明暗度,滤除严重的眩光,将室内的进光量调节至使人舒适的情况汇报。基于此,这俩 团队设计的窗户包括有三个 带有铂的铟锡氧化物层和有三个 氧化镍层,并在两层之间填充了这俩锂溶液。对两层特征施加低电压时,它们充当电极产生电场,溶液中的锂离子会迁移并黏附到氧化镍层。

  着实锂在溶液中是透明的,但覆盖在氧化镍层时却呈半透明状。McGehee说:“只时要在电极上覆盖一层10纳米厚的锂,就能阻挡大次要光线。”他补充道,以前的窗户就像是建筑的“太阳镜”。此外,通过改变电压也都时要分级调节遮挡阳光的程度。

  很久 什么成果顺利商业化,这样在未来10—20年里,窗户将成为环保型城市的重要组成次要。这会是人类朝着碳足迹归零方向迈出的坚实一步。

  翻译:巢栩嘉

  来源:科学美国人