灵感来自乌贼的智能窗户让建筑更节能

多伦多大学的研究人员一直在忙着工作——忙着从乌贼波动和变色的皮肤中汲取灵感,并用它来创建一个多层流体系统,可以显著降低与加热、照明和冷却建筑物相关的能源成本。一栋建筑超过四分之一的能量是通过玻璃窗玻璃损失的,因此该大学开发了充液面板,目的是将其用于改造窗户,反过来,利用这些窗户作为现代建筑的补充。

设计师:多伦多大学

鱿鱼会移动它们皮肤上的一种色素,这实际上改变了它们皮肤的颜色和外观。多伦多大学利用一种设备来模拟这种运动,并在通道的帮助下将各种液体,如染料溶液、甘油和碳粉悬浮液输送到薄塑料片上。多伦多大学(University of Toronto)材料科学与工程教授本杰明·哈顿(Benjamin Hatton)说:“这种方法的优势在于,它可以使用简单、相对便宜、无毒的含水液体。”

通过生产这种液体窗户,该大学希望使建筑物更加节能,因为目前,建筑物消耗了世界上大约三分之一的能源。智能建筑技术,如自动百叶窗和电动百叶窗已被纳入现代建筑,但这些系统也有其局限性。它们不能真正区分不同波长的光,也不能控制光的分布。多伦多大学使用简单而经济的元素创建了一个相当有活力和创新的系统。三片有机玻璃薄板被连接在一起,每张薄板上有2-3mm的图案通道。研究人员将不同的液体通过这些薄片——水基染料溶液或甘油吸收各种颜色的光,碳色素悬浮液控制光的传输;纳米二氧化钛悬浮液能够引导穿过的光。

“如果我们只有一层专注于调制近红外光的传输——甚至不触及光谱的可见部分——我们发现,在静态基线上,我们每年可以节省大约25%的加热、冷却和照明能源。如果我们有两层——红外层和可见光层——则更接近50%。这是非常重要的节省,”Raphael Kay说,他毕业于应用科学与工程学院机械工程硕士学位。目前,他们开发的面板只有30×30厘米,但该团队希望建造更大的设计,可以用于更大的建筑。他们说,与目前市场上的深色窗户相比,这种液体窗户每年可以节省75%的热能,20%的照明用电,43%的总能源消耗。