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新加坡南洋理工大學(xué)(NTU)的科學(xué)家們近日開發(fā)了一種節(jié)能玻璃，可根據(jù)環(huán)境條件對建筑物內(nèi)部進(jìn)行加熱或冷卻。玻璃上涂有一層涂層，能對不斷變化的外部溫度做出反應(yīng)，并能根據(jù)需要在加熱和冷卻之間進(jìn)行切換，有可能節(jié)省能源。
這種玻璃沒有電子元件，通過利用負(fù)責(zé)加熱和冷卻的不同波長的光來工作。
在夏季，該玻璃抑制太陽能加熱(近紅外光)，同時促進(jìn)輻射冷卻(長波紅外)--這是一種自然現(xiàn)象，熱量通過表面向寒冷的宇宙發(fā)射--以冷卻房間。在冬天，它的作用正好相反，使房間變暖。
在實驗室測試中，科學(xué)家們使用紅外攝像機來觀察結(jié)果，這種玻璃允許在各種條件下發(fā)出可控的熱量，證明它有能力對變化的天氣條件作出動態(tài)反應(yīng)。
窗戶通常是建筑結(jié)構(gòu)中能源效率最低的部分。根據(jù)美國能源部提供的數(shù)據(jù)估計，建筑物中與窗戶有關(guān)的能源消耗(加熱和冷卻)每年約占其總一次能源使用量的4%。
雖然已經(jīng)開發(fā)了各種技術(shù)來緩解它們在冷卻或加熱方面的能源需求，但南洋理工大學(xué)的團隊認(rèn)為他們的技術(shù)是第一個能夠做到這兩點的技術(shù)。
這項研究的主要研究人員龍祎博士說：“今天，大多數(shù)節(jié)能窗都解決了由可見光和近紅外陽光引起的部分太陽熱增益。然而，研究人員往往忽略了長波長紅外線的輻射冷卻。雖然專注于輻射冷卻的創(chuàng)新已經(jīng)被用于墻壁和屋頂，但這種功能在冬季變得不可取。”
“我們的團隊首次展示了一種能夠?qū)煞N波長作出有利反應(yīng)的玻璃，這意味著它可以不斷地自我調(diào)整，對所有季節(jié)的溫度變化作出反應(yīng)。”
作為一個概念證明，科學(xué)家們使用覆蓋全球所有人口居住地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)模擬測試了他們的發(fā)明的節(jié)能性能。他們發(fā)現(xiàn)他們開發(fā)的玻璃在暖季和冷季都顯示出了節(jié)能效果，總體節(jié)能性能高達(dá)9.5%。
該研究的第一作者王山成說：“結(jié)果證明了在所有類型的氣候下應(yīng)用我們的玻璃的可行性，因為它能夠幫助減少能源使用，而不受冷熱季節(jié)溫度波動的影響。這使我們的發(fā)明有別于目前的節(jié)能窗，后者往往在季節(jié)性變化較小的地區(qū)使用有限。”
此外，他們的玻璃的加熱和冷卻性能可以定制，以適應(yīng)市場和地區(qū)的需求。
去年，另一個團隊公布了具有破紀(jì)錄效率的透明太陽能電池板，有朝一日可以放置在窗戶上，從建筑物中產(chǎn)生可再生能源。
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