211service.com
Att göra smarta fönster som också är billiga
Fönster som absorberar eller reflekterar ljus och värme med en knapptryckning kan hjälpa till att minska uppvärmnings- och kylkostnaderna. Ett företag ringde Soladigm har utvecklat metoder för att göra dessa elektrokroma fönster billigt, vilket gör dem mer lönsamma för hem och kontorsbyggnader.
Mörka glasögon: Soladigm demonstrerar ett elektrokromiskt fönster vid sitt huvudkontor i Kalifornien. En elektrisk ström har lagts på rutan till vänster, vilket begränsar mängden ljus och värme som kan passera igenom.
Befintliga elektrokroma fönsterdesigner kostar cirka 100 USD per kvadratfot. Soladigm har inte avslöjat hur mycket dess fönster kommer att kosta, men vissa experter säger att metoden kan minska kostnaden till cirka 20 dollar per kvadratfot.
Milpitas, CA-baserade företaget använder en tunnfilmsavsättningsprocess som skapar ledande lager mellan två glasrutor för att kontrollera mängden solljus och värme som kan passera igenom. En husägare eller kontorsbo kan styra hur mycket ljus eller värme ett fönster släpper in eller absorberar och reflekterar.
Företagets fönster innehåller två genomskinliga ledande oxidfilmer som lägger ett jonlagringsskikt, en elektrolyt och ett elektrokromt lager – allt mellan två lager av glas. Genom att applicera en låg spänning på den ledande oxiden sparkar jonerna ut ur lagringsskiktet och över elektrolyten för att mötas med det elektrokroma skiktet. Kollisionen får det elektrokroma materialet att absorbera eller reflektera ljus. Det gör också att materialet mörknar, vilket ger fönstret ett tonat utseende. Att vända spänningen skickar jonerna tillbaka till sitt lagringsskikt, vilket gör att fönstret ljusnar i färg och släpper in mer ljus.
Vi gjorde en fallstudie i fem städer, och den genomsnittliga besparingen i kommersiella byggnader är cirka 25 procent av energianvändningen för uppvärmning, ventilation och luftkonditionering årligen, säger Rao Mulpuri, VD för Soladigm.
Tricket för att göra elektrokroma fönster billigt är rätt material och senaste tillverkningsmetoden, säger Mulpuri. Dagens tunnfilmsavsättningsutrustning – samma som användes för att göra plattskärmar och tunnfilmssolpaneler – är mycket bättre än den som användes för några decennier sedan, när konceptet med elektrokroma fönster dök upp.
Soladigm kommer att använda ett volframoxidbaserat elektrokromskikt för sina första fönster. Volframoxid kan tåla upprepad cykling mellan jonrika och jonfria stadier - vilket gör den hållbar, säger Delia Milliron , en Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) forskare i elektrokroma material. Men att använda volframoxid kan värma upp ett fönster tills det är för varmt att röra vid; det blockerar inte heller infrarött ljus särskilt bra, vilket betyder att det släpper igenom mycket värme.
Soladigm har licensierat forskning från LBNL som skulle kunna lösa dessa problem. Forskningen kom från Tom Richardson , en forskare vid LBNL:s Advanced Energy Technologies Department som hittade nya alternativ till volframoxid. I det ena reagerar ett magnesiumbaserat elektrokromt lager med vätejoner för att reflektera ljus. I en annan används en legering av antimon med material som koppar eller silver med litiumjoner för att göra detsamma. De reflekterande metoderna förhindrar inte bara värmeuppbyggnad, utan kan också exakt kontrollera mängden synligt och nära-infrarött ljus som fönstret blockerar, säger Richardson.
Båda tillvägagångssätten kan bättre kontrollera mängden värme från nära infraröd, vilket gör det möjligt att värma upp ett rum avsevärt under kalla dagar. Det kan finnas tider när du vill att ljuset blockeras men du vill att det nära-infraröda ska komma in. På vintern vill du att ljus och värme ska värma upp huset, så att ha möjligheten att byta båda eller oberoende av varandra är idealiskt, Richardson säger.
Förmågan att hantera mängden ljus och värme som kommer in i ett rum skiljer elektrokroma fönster från fönster med låg emittans eller låg E. Låg-E fönster har en metalloxidbeläggning som reflekterar nära-infrarött ljus och låter det mesta synliga ljuset passera igenom. Dessa fönster kostar i allmänhet runt $10 per kvadratfot.
Vissa experter säger att installation av elektrokroma fönster kan kosta betydligt mer än att installera låg-E fönster för vissa typer av byggnader. För att göra en hel fasad skulle du behöva köra el till varje fönster, och det kan vara kostsamt, säger Aaron Smith, forskare i Ljusforskningscentrum vid Rensselaer Polytechnic Institute. Det skulle också vara svårare att installera dem vid eftermontering av äldre byggnader.