未来建筑的智能型节能窗

Smart Windows for Future Buildings

金平实

Minoru KANEHIRA

中科院上海硅酸盐研究所工业陶瓷研究中心

SICCAS China / AIST Japan

 

在减少温室气体排放的各种手段中，节能对减排的贡献潜力最大。据国际能源署估计，到2030年，新能源将为此贡献19%，而节能将贡献67%，大大高于其他手段。

各国的能源消耗主要集中在建筑行业，在我国，建筑能耗已经占据了社会总能耗的近40%，节能减排必需优先考虑建筑节能。而建筑物的能源损失最大发生在窗户部分，平均超过60%。所以，我国的建筑节能势在必行，已被中央列为当前8大科技方向首位中的重要部分。

目前世界上的节能窗商品主要为Low-E玻璃，特点为透射可见光，反射热辐射，四季皆透明，冬天能保温。但是，目前的Low-E玻璃一旦形成后光学性能就不能改变，也就是说，夏天遮断阳光节能，遮冬天就不能导入阳光节能，对于我国大部分冬冷夏热地区，不能起到更好的节能舒适作用。

下一代新的节能窗可称为智能型节能窗，能根据气候变化而自动或人工调节其透过反射等光学性能继而达到更加节能舒适的效果。在70年代发现电致变色现象，并已研制出用于建筑节能的电子变色智能窗。但由于结构偏于复杂因此价格昂贵，目前尚无大规模商业应用。在包括电子变色原理的各种智能型节能窗中，我们认为有两种新型的智能节能窗最为重要：一种是温控型全自动节能窗，研究开始于80年代，特点是结构简单，不要任何人工能源就能实现冬夏自动光热调节，易于多功能化；而另一种是2000年初期发现的一种崭新的合金质调光节能窗，可以依靠电或气控制来达到光热调节的目的。与传统的电或气控以光的吸收为主的调光原理相比，这两种新型材料主要靠反射调节来调光，因而具有更高的效率。日本是世界上的节能先进国家，上述两项研究，以日本为主的技术代表了世界先进水平。

上海硅酸盐研究所及早认识到建筑节能的重要性，在几年前迅速展开了上述研发工作，最近，特别是在温控调光纳米粉体的制备与应用上取得了长足进展，拓展了工业应用的可能性。随着今年以来陆续引进海外人才所带来的最新技术与动向，取长补短，采取物理法制备与化学法制备两条腿走路的方针，力争短期内在上述两个方向取得突破性进展，将建筑节能新材料早日推向市场。

本讲演将结合日中两国研究现状，对各种类型的节能窗的现状及其发展做一个系统的介绍。

讲演者简介：

金平实 (Minoru KANEHIRA)

1991年毕业于西北轻工业学院，1986年国家教委公派，日本文部省留日奖学生，1992年获日本名古屋工业大学电与计算机工程学博士，同年受聘日本通产省工业技术院(AIST)任主任研究官，1998年升任终身教授级主任研究官。曾兼任日本总理府高级技术官员，瑞典林雪平大学物理系客座研究员，日本爱知工业大学研究生院客座教授，中科院上海硅酸盐所兼职教授，中科院广州能源研究所特聘首席科学家等。现任上海硅酸盐所工业陶瓷中心主任。主要研究方向为节能环保相关的薄膜与纳米材料的基础与应用研究。