“液体窗户”可以减少建筑物的能源消耗

如果窗户不是固体的呢?多伦多大学的一个研究小组开发了一种窗户原型它利用两块玻璃之间的一层薄薄的液体色素来影响阳光的透过量。

科学家们受到了多层结构的启发生物的皮肤，如鱿鱼。每一层都包含s共同保护动物免受阳光和其他外部因素伤害的特殊器官。

该原型的目标是优化通过窗户传输的光的波长、强度和色散。这样做，它可以提供比现有技术更强的控制，同时保持低成本。

参与这项研究的科学家之一拉斐尔·凯(Raphael Kay)说:“建筑物需要使用大量的能源来加热、冷却和照亮内部空间。”

“如果我们能够从战略上控制进入建筑物的太阳能的数量、类型和方向，我们就可以大大减少我们要求加热器、冷却器和灯做的工作。”

目前,大多数“智能”建筑技术专注于自动化流程，如自动百叶窗或电致变色窗。然而，这些系统不能区分不同波长的光，也不能控制光如何在空间上分布。

他说:“阳光含有可见光，会影响建筑物的照明，但它也含有其他不可见的波长，比如红外光，我们可以把它本质上看作是热量。”

“在冬天的中午，你可能想让两种光线都进来，但在夏天的中午，你只想让可见光进来，而不是热量。”

Kay团队开发的原型由一组塑料片上渗透着一排毫米厚的通道，通过这些通道可以泵送液体。

定制的颜料、颗粒或其他分子可以混合到液体中，以控制什么样的光通过，以及光的分布方向。

这些薄片可以组合成多层堆叠，每一层负责不同类型的光学功能:控制强度、过滤波长或调节室内透射光的散射。通过使用小型数字控制泵从每一层中添加或移除液体，该系统可以优化光传输。

“它简单、低成本，但也能实现令人难以置信的组合控制。我们可以设计出液态动态建筑立面，基本上可以根据光学特性做任何你想做的事情，”凯说。

研究团队还利用了计算机模型用来分析用这些类型的材料覆盖整个建筑物的潜在好处。

研究结果表明，被单一Layer专注于调制近红外光的传输，每年可节省约25%的加热、冷却和照明能源。

研究人员说，如果建筑有两层，它可以减少50%的能源消耗。

研究小组的另一位研究员本·哈顿说:“从全球来看，建筑消耗的能源是巨大的，甚至超过了我们在制造业或运输业上的花费。”“我们认为，为建筑制造智能材料是一项值得更多关注的挑战。”

这项研究的结果发表在杂志PNAS．