2020年11月6日
新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家开发了一种液体窗面板，可以同时阻挡太阳以调节太阳能传输，同时吸收白天和夜间释放的热量，有助于降低建筑能耗。
南洋理工大学的研究人员开发了他们的“智能窗户”，将水凝胶为基础的液体放置在玻璃面板中，发现在模拟中，与传统玻璃窗户相比，它可以减少高达45%的建筑能耗。
它的能源效率也比市面上的低发射率(节能)玻璃高出30%左右，同时制造成本更低。
“智能窗户”是《科学杂志》上首次报道的使用液体制造的节能智能窗户，并支持台大智能校园愿景，该愿景旨在为可持续未来开发技术先进的解决方案。
窗户是建筑设计的关键组成部分，但也是能效最低的部分。由于热量可以很容易地通过玻璃传递，窗户对建筑物的供暖和制冷成本有很大的影响。
根据联合国2009年的一份报告，建筑占全球能源消耗的40%，窗户占其中的一半。
传统的节能低辐射窗户是用昂贵的涂料制成的，这些涂料可以减少进入或离开建筑物的红外光，从而有助于减少供暖和制冷需求。然而，它们不调节可见光，可见光是导致建筑物升温的阳光的主要成分。
为了开发一个窗口来克服这些限制，南洋理工大学的研究人员转向水，水在开始变热之前会吸收大量的热量，这种现象被称为高比热容。
他们创造了一种微水凝胶、水和稳定剂的混合物，通过实验和模拟发现，由于其对温度变化的响应能力，它可以有效地减少各种气候下的能源消耗。
多亏了水凝胶，液体混合物在受热时会变得不透明，从而阻挡阳光，冷却后会恢复到原来的“透明”状态。
“液体窗”最适用于办公楼
与此同时，水的高热容使得大量的热能被储存起来，而不是在炎热的白天通过玻璃转移到建筑内。在夜间，热量会逐渐冷却并释放出来。
这项发表在《焦耳》杂志上的研究的主要作者、材料科学与工程学院的高级讲师龙毅博士说，欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“我们的创新结合了水凝胶和水这两种材料的独特特性。欧洲杯足球竞彩通过使用水凝胶基液体，我们简化了制造过程，将混合物倒在两块玻璃板之间。这使得窗户具有高度均匀性的独特优势，这意味着窗户可以创建任何形状和大小。”
由于这些特点，南洋理工大学的研究小组认为，他们的创新最适合在办公大楼中使用，因为办公时间大多是在白天。
为了证明这一概念，科学家们在炎热的(新加坡、广州)和寒冷的(北京)环境中进行了户外测试。
新加坡测试表明，与普通玻璃窗（84°C）相比，智能液体窗在一天中最热的时间（中午）具有更低的温度（50°C）。北京的测试表明，使用智能液体窗的房间与使用普通玻璃窗的房间相比，在保持相同温度方面所消耗的能源减少了11%。
智能窗转移用电负荷峰值，屏蔽噪音
科学家们还测量了当天储存热能的最高值何时出现。
正常玻璃窗口的“温度峰值”是下午12点，而智能液体窗口的“温度峰值”被移到了下午2点。如果这种温度峰值的变化转化为建筑物需要使用电力来制冷或取暖的时间的变化，那么用户的能源电价就会降低。
使用四个城市（上海、拉斯维加斯、利雅得和新加坡）的实际建筑模型和天气数据进行的模拟表明，与普通玻璃窗和低发射率窗相比，智能液体窗在所有四个城市中具有最佳节能性能。
隔音测试还表明，智能液体窗比双层玻璃窗能更有效地降低15%的噪音。
该研究的第一作者，材料科学与工程学院的项目官员王山成说，欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“隔音双层玻璃窗由两块玻璃制成，玻璃之间由一个气隙隔开。我们的窗户也有类似的设计，但我们用水凝胶为基础的液体取代了空气，这增加了玻璃板之间的隔音，从而提供了目前节能窗户不常见的额外好处。”
另一位作者周洋博士是NTU的博士生，目前是中国石油大学北京分校的副教授。
中国华中科技大学杨荣贵教授是2020年热科学与工程Nukiyama纪念奖获得者，热能与能源系统专家，他提供了独立的观点，他说:欧洲杯线上买球“这是基于水凝胶的液体智能窗户的第一个实例，它让我们远离了传统的玻璃设计。这种颠覆性的创新导致了太阳能调节和蓄热，共同实现了卓越的节能性能。”
该研究小组目前正寻求与行业伙伴合作，将智能窗户商业化。
这项研究得到了国家研究基金会、新加坡总理办公室、卓越研究和技术企业园区(CREATE)项目以及中新国际联合研究所的支持。
来源:https://www.ntu.edu.sg/Pages/home.aspx