被动式智能窗(包括热致变色和光致变色智能窗)因其结构简单、无需能源输入,被认为是理想的智能窗技术。而热致或光致变色智能窗多是通过提高吸收或散射来调节窗户的太阳光通量,其中具有散射效应的智能窗户体系(包括水凝胶、离子液体凝胶和液晶等)在透明度(Tlum)和太阳光调制效果(ΔTsol)方面具有优势,但其散射特性会影响人们对室外的观察。而基于调节对太阳光吸收效果的智能窗材料(包括VO2、钙钛矿和WO3等)确实能保持透视效果。然而,目前的大多数智能窗材料的研究都倾向于关注阳光的直接透过率(Tsol),而忽略了窗户吸收的太阳热量,这些热量向室内的传递会导致室温升高,降低智能窗在夏季的能效。因此,可以考虑将这部分能量收集起来加以利用,例如在冬季加热房间或通过热电转换发电。除了对室内温度的调制,窗户还必须提供足够的室内照明,同时限制过高的亮度和局部眩光。
在他们的前期工作中已经证明了三氧化钨掺杂聚甲基丙烯酸甲酯的光致变色智能窗户在这方面具有足够的优势,因为光致变色的触发因素是阳光强度(Adv. Mater. 2023, 2304910)。日照强度高时,光致变色智能窗会处于着色态,防止室内过亮和眩光;日照强度低时,光致变色智能窗会处于透明状态,最大限度地增加日光的进入。但是,考虑到能源效率,光致变色智能窗在季节变化大的气候条件下并不是最佳选择。尽管与不使用光致变色智能窗的情况相比,使用光致变色智能窗后每年可以节约更多的能源,但在冬季,由于光致变色智能窗在晴朗的冬日也会着色并阻隔太阳光,会导致额外的供暖能耗。
论文链接 https://doi.org/10.1002/adfm.202402494
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