打造更智能、更高效的窗户

房主们喜欢窗户——它们带来的光，它们框定的景色，它们给房子带来的感觉。能源专家讨厌窗户——它们带来的热量，它们排出的热量，以及它们造成的额外能源消耗。现在的竞争是开发一种技术，使房主可以在任何地方安装窗户，而不必担心能源成本飞涨。

低辐射涂料
多年来，窗户一直在改善，首先是在两层玻璃之间提供空气缓冲区的绝缘玻璃单元，以减少单层玻璃单元在寒冷天气造成的热量损失。随着低辐射或低发射率涂层的出现，改进也在继续。这些微薄的金属涂层反射热量，将热量送回原来的地方。低e涂层显著提高了隔热玻璃的热质量，帮助家庭在冬天保持温暖，在夏天保持凉爽。在这些涂层玻璃之间添加氩气或氪气，增加了窗户单元的绝缘性能。

在现有窗口技术的高端是光谱选择性涂层。这种涂层被应用到玻璃窗格上，通过阻止特定的光线进入室内来减少热量的增加。这种对低e镀膜玻璃的增强有助于进一步减少热量从内部损失和从外部获得。它还可以保护家具和内部织物免受阳光漂白。在结构良好的绝缘玻璃单元中，填充了气体、光谱选择性涂层玻璃，窗户的r值可以接近隔热良好的墙壁。尽管如此，如果不拉上遮阳篷或遮阳篷，那么所有的窗户都无法抵挡阳光的照射，并会导致太阳能热量的增加，从而影响能源预算。

新窗口技术
一些公司现在正在研究一种技术，可以让最大限度的可见光进入室内，同时阻止导致室内热积聚的光线。进入可切换的窗户，轻轻一按开关，就可以变暗、变亮，或者几乎完全阻挡阳光进入生活空间。已经有技术将可切换隐私玻璃(SPG)引入家庭，但这些窗户不会阻挡热量的增加或紫外线(UV)的穿透。当开关时，SPG从透明变为乳白色，允许光线进入室内空间，同时从外部遮挡视线。Marvin Windows将这项技术带到住宅市场，但由于质量问题被迫放弃。

这项研究的成果将是发现一种可切换的有色窗户，它可以吸收光线，同时允许光线穿透，从而对光和热的吸收做出反应。唯一的问题是，任何这样的技术在进入市场之前都必须清除一些障碍。许多公司都在竞争开发一种电致变色或化学窗户解决方案，可以通过轻按开关或自动传感器使窗户变暗或变亮。

建立一个更好的窗口
关键的障碍有三个:耐久性、热稳定性和开关的可靠性。密歇根州泽兰市的Gentex公司。该公司目前正在进行自己的电致变色车窗测试。

Gentex化学研究副总裁Tom Guar说:“我们已经在耐久性方面做出了相当显著的提高。”尽管如此，我们的目标还是要制造出一扇可以使用20年的窗户。“当你仔细想想，这是一个相当艰苦的环境，”瓜尔说，设计用来吸收热量的窗户必须承受的压力。他说:“如果你想象一下你的玻璃面板吸收了大量的光和热，它就会变得非常热，甚至可能会把玻璃弄裂。”

再加上对水渗透的敏感性，这是所有绝缘玻璃单元(IGUs)的一个问题，和氧气渗透，有很多需要克服。马文努力确保薄膜粘在玻璃上，封口没有被破坏。未来的任何产品都需要解决同样的问题。

Sage电致变色(Sage Electrochromics)，明尼苏达州法里博(Faribault)该公司开发了一种电致变色窗户技术，该技术已经通过了美国能源部(Department of Energy)的所有四级测试。电致变色涂料与低碳涂料非常相似，因为它们是由一系列应用于玻璃上的无机层组成。在电致变色层从透明到着色再到黑暗的过程中，一个储存层储存着锂来为这种转变提供动力。整个反应是由开关接收到的电子信号触发的。Sage现在正寻求与玻璃和窗户制造商合作，以创造一种产品，将供消费者家庭使用。

提高窗户效率
“我认为他们的技术非常好，”瓜尔承认。然而，在他看来，关键在于制造出一种价格合理、可靠且耐用的窗户。他说，这对制造业的影响是巨大的。瓜尔说:“处理大片玻璃并非易事。在玻璃上覆盖一层化学薄膜就更难了。“这不是一件容易做到的事情，”瓜尔说。尽管如此，正确的合作伙伴将使那些认为他们可以为这项技术提供可靠密封的窗户公司可以使用这种玻璃。事实上，Sage与霍尼韦尔合作提供开关功能，极大地促进了他们的产品。

诚然，有一些技术可以利用先进的化学解决方案来提高能源效率。来自加州帕洛阿尔托的Southwall技术公司的热镜是一种优秀的产品，用于隔离玻璃的热量损失和热量增加。热镜窗有一个隔热的反射屏障，悬挂在玻璃窗格之间。它具有光谱选择性，允许可见光进入，同时阻挡引起热量积聚的近红外射线。它的功能就像第三层隔热层，大大增加了带窗户的墙壁的r值。但是，尽管热镜窗的r值非常高，但这种口径的隔热窗的成本非常高。它们是不可转换的。

大多数专家认为，赢得高效窗户竞赛的关键是开发一种负担得起的技术，这种技术可以大规模生产，并在标准窗户保修期内使用。

对于消费者来说，电致变色技术可能会彻底改变窗户的摆放方式和家居设计，让设计师可以将窗户放置在朝西的立面上，而不必承受西方烈日照射在空调系统上的难以置信的负担。这也可能意味着设计时要考虑到目前许多家庭都不愿面对的早晨灿烂的阳光。更好的是，由于这项技术是由设备控制的，它甚至可以被编程自动变暗或变亮，这样即使在房主不在的时候，室内的气候也能被有效地控制。