新的智能窗户可以减少对高能耗空调的需求

　　欧盟大约有75%的建筑是低能效的，现在各国都在寻求对旧建筑进行改造，以防止代价高昂的热量泄漏。但英国伦敦大学学院纳米工程教授Ioannis Papakonstantinou表示，尽管投入了大量的脑力让建筑更加节能，但直到最近，窗户的设计还没有使用很多现代技术。

　　他的研究项目Interglazing正在使用纳米技术和光子学(光的物理学)的新理念来创造纳米级的薄窗涂层，以更好地隔离建筑物。

　　此前在工业领域已经尝试过，但之前所有的努力都落空了，它们要么阻挡的阳光太少，要么成本太高，难以制造。

　　"如果你开始将这些(窗户)涂层与纳米技术相融合，那么你就可以将性能界限推向更高的水平，"他说。

　　Intelglazing玻璃技术有两个部分。第一部分是一层微薄的纳米结构玻璃，形状像微小的发梳，高度不到一微米(或千分之一毫米)。这些 "纳米梳 "结构相互重叠，并散射阳光，减少从窗户进入的眩光。

　　第二部分是窗户变得节能的地方。在这里，研究人员正在试验一种叫做氧化钒的材料，它可以附着在纳米立方体上。这种化学化合物具有热致变色性--意思是它可以根据温度的变化而改变颜色。例如，炎热的天气会使氧化钒改变其结构，导致它变暗，拒绝大部分变暖的近红外阳光，而在寒冷的日子里，它将变亮，让大部分阳光进入。

　　制造商可以将这层材料作为玻璃层直接涂抹在新窗户上，DIY改造者也可以将其作为聚合物薄膜的粘合层涂抹在旧窗户上。Papakonstantinou教授说，这样做的另一个好处是，制造商可以定制带有这些层的窗户或薄膜，以便在不同的温度点开启。

　　他说:“你可以改变二氧化钒的化学成分，让它在更高或更低的温度下转换。”“所以你有一些相当好的控制。”例如，西班牙南部的窗户可以定制，在较低的温度下阻挡阳光，防止建筑物在白天变暖。同样地，瑞典北部的建筑想要从阳光中获得尽可能多的热量，所以他们的窗户只能在温度较高时才开始阻挡阳光。

　　疏水

　　带有纳米梳子-钒氧化物层的窗户也是疏水的——雨水很快就会从玻璃上滑落，并带走沿途的灰尘，使窗户具有自洁性。例如，这使得在摩天大楼中使用窗户时效率更高。

　　该项目的目标是通过阻挡或允许阳光照射，使人们的窗户减少25%的能源消耗，并且由于不需要额外的能源来激活钒氧化物，与市场上现有的窗户技术相比，其效率要高出50%以上。

　　帕帕康斯坦丁努教授说，事实上，自2016年该项目启动以来，窗户改装技术已经发生了巨大变化。他说，当他在2010年代中期第一次讨论这个项目时，windows中的纳米技术还闻所未闻，但现在“这个领域已经开始蓬勃发展”。

　　丹麦奥尔堡大学的Per Heiselberg教授说，关于建筑改造的讨论已经有几十年了，尽管环境因素只是最近才被列为优先考虑的因素。

　　他说:“这个话题已经讨论了40年，但是争论当然已经改变了。”早在20世纪70年代，他就说人们节约能源是为了不依赖中东那些垄断石油供应的国家。“现在的重点是减少碳排放，避免温室气体。”

　　海斯伯格教授的ReCO2ST项目正在寻找方法，对建筑物周围的每个表面进行翻新，使其更具成本效益和环境友好性。

　　通风系统

　　该项目的一个主要特点是使用智能窗户技术为翻新建筑提供通风，在这些建筑中安装空调等现代通风系统既困难又昂贵。他说:“窗户通常是围护结构的薄弱部分，因为它通常是漏水的，隔热效果也不太好。”“另一方面，它也是我们从阳光中获取热量的地方。

　　主要的想法是使用智能窗户，既提供更好的遮阳，又为建筑提供新鲜的空气。这对安装了现代窗户的老建筑特别有用。由于这些现代化的窗户更加密封，它们会导致湿气和废气在建筑物内积聚，这可能需要对建筑物的通风系统进行另一次昂贵的翻新。

　　Heiselberg教授说:“很难找到空间来安装管道和通风系统来为这些空间供应新鲜空气，尤其是在老建筑中。而所有的空间通常都可以通过窗户进入室外。”

　　“如果我们不同时安装新窗户和通风系统，而是用窗户来供应新鲜空气，然后用旧建筑的烟囱或烟囱排风，这样会更划算。”

　　他们的智能窗户想法是基于之前欧盟一个名为CLIMAWIN的项目所做的研究。在他们的三层玻璃窗框上有一个小缺口(约5毫米宽)在外面的底层。这个空隙可以让空气通过窗户的玻璃层，并被阳光加热。然后，它通过面向建筑内部的窗户顶部的一个小阀门进入房间。

　　其结果是通过窗户预热的新鲜空气，然后通过另一个通风排风离开建筑。

　　Heiselberg教授说，目前该团队正在试验不同的材料，这些材料可以在白天将潜热储存在窗户里，然后在晚上释放出来。“在有阳光的时候，我们可以收集并储存它，”他说。“我们还可以在没有阳光的时候预热空气。”

　　这种材料也可以在夏天遮阳，这样就不用储存潜热，而是冷却穿过它的空气。另一个正在开发的想法是在窗户上安装传感器，以了解储存和释放热量的最佳时间，并添加微型风扇来控制气流的方向。

　　Heiselberg教授说:“由于构件有一定的使用寿命，需要更换，所以建筑物的翻新一直在进行。”“重要的是，当我们这样做的时候，我们要以最节能的方式来做，这样我们就不会用性能不佳的新窗户来替换旧窗户。”