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智能玻璃设计省电
发布:WD114EVA
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时间:2021-04-08 11:31

智能玻璃设计省电

来自卡塞尔大学(University of Kassel)的研究人员设计了一项可以利用照明和温度技术降低能耗的方案。智能系统使用微光机电(MOEM)微镜阵列来调节和引导阳光。这个系统不受风、窗户清洁和天气条件的影响,这是因为惰性气体的缘故,如填充窗玻璃之间的的氩或氪。 电子工程和计算机科学系教授Hartmut Hillmer表示:"我们的智能玻璃基于数百万微镜,肉眼是看不见的,它可以根据用户行为、太阳位置、白天和季节来灵活调节反射进来的阳光,在建筑内提供个性化的光线转向。目前最先进的玻璃是针对某些季节(夏季或冬季)的气候进行优化设计的,省略了当前光线条件和温度等变量。研究人员开发的系统通过电子控制机制自动对当地气候、日光、季节、温度和运动感应做出反应,电子控制机制通过接收传感器的输入来引导和定位反射镜。

垂直摆放、平面微镜阵列内嵌放大区域的 SEM 微图。Hillmer等人供图。

系统的 MEMS 微镜阵列集成在绝缘玻璃内部,其方向由各电子之间的电压操作。房间内的运动传感器可以检测到房间内用户的数量、位置和移动,从而向镜像系统发送信号以做出相应的反应。在夏季,如果房间是空的,智能玻璃将通过垂直切换微镜,反射外面的太阳辐射来保持房间凉爽。当有人进入房间时,系统将打开上面部位的反射镜,将阳光反射到天花板头顶有限的区域上。窗户的下部仍然关闭,继续反射外面太阳的辐射。相反,在空无一人的冬天,反射镜打开将太阳辐射反射到中央墙上,作为辐射加热器。当有人进入房间时,系统将光线反射到天花板上以减少眩光,并继续利用太阳辐射供暖。

图示为系统如何对季节变化和运动输入作出相应的反应。Hillmer等人供图。

该系统的测试表明,亚微秒范围内的驱动速度显著提高,比电色显示器或液晶概念低40倍的功耗。研究人员对微镜结构进行了快速老化测试。这些测试模拟了极端天气事件及其所造成的影响,以及在长期使用、极端温度和温度突然变化等情况下的运作。这个系统经受住了所有的测试,期间没有故障或损坏。对于长期使用的测试在整个过程中系统都受到恶劣条件的影响,其结果表明预期使用的寿命远远超过了40年。

这项研究发表在《Optical Microsystems》上(www.doi.org/10.1117/1.JOM.1.1.014502).

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