新一代“智能窗户”冬暖夏凉 让你更省电费

全球能源需求正持续攀升，其中以建筑物的需求占最大比例，高达所有需求的30%至40%，甚至超过工业或交通之所需。由于建筑物的能源需求主要来自空调，而窗户是主要的问题所在，因此有研究人员开发了能够节省能源且让人冬暖夏凉的“智能窗户”（smart window）。

英国艾希特大学（University of Exeter）工程学博士后研究员罗伊（Anurag Roy）在The Conversation网站撰文说，窗户在冬天会让热量逸出，在夏天会让热量进入室内，迫使空调消耗更多能源，而且会增加碳排放。

如何在不影响窗户透明度和阳光进入量的情况下控制这种热传递是一大挑战，这两者对于人们的福祉和生产力至关重要。

有鉴于此，有研究人员开发了“智能窗户”。目前市面上的大多数版本都是所谓的电致变色（electrochromic），其运作原理是按一下按钮，将电流施加到玻璃内的颗粒层或晶体层上。

这会导致可逆的分子转变，使窗户变得不透明或变暗，进而阻挡大部分红外光，使房间变得温暖。这大幅减少了炎热国家对空调的需求，在高温下将60%至70%的热量保留在室外；而在比较寒冷的天气下，它们也可以让房间的热量损失减少大约40%。

近几年来，这种窗户在商业建筑物和住宅方面的销售量都相当好。2023年的全球市场总额估计有66亿美元。

然而，这种窗户在使用上有几个重要的限制。虽然这种窗户消耗的能源不多，但它们必须有电力才能运作。在偏远或电力不稳定的地方，这可能是个挑战。如果无法使用电网，用户必须安装太阳能板等替代品，才能使用这种窗户。

此外，现有很多产品只能在完全黑暗或完全透明之间切换。这意味着在天气炎热时，你会失去玻璃窗的透明优势，而且房间可能需要人工照明。

有一种不需要电力的替代方案是光致变色（photochromic）。这种窗户使用一层微小的卤化银晶体或称为萘并吡喃（naphthopyran）的化合物，这两种物质都会对不断升高的紫外光发生反应，导致玻璃在明亮的条件下变暗。它使用的材料与感光变色太阳眼镜完全相同。