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智能窗是一種相對(duì)于常規(guī)窗來說，有更多用途。常規(guī)門窗僅能起到透氣、透光的作用，而將現(xiàn)代科技與智慧門窗相融合，實(shí)現(xiàn)了門窗的自動(dòng)調(diào)整。智能窗可依使用者的需要，自行調(diào)整透光率、保溫效果及透明度。這樣的智能技術(shù)將為建筑、汽車、航空航天等行業(yè)提供更廣闊的發(fā)展空間。

在世界范圍內(nèi)不斷加劇的能源短缺與環(huán)保問題下，建設(shè)與交通等行業(yè)對(duì)節(jié)能減排的需求越來越迫切。常規(guī)的玻璃窗具有不透光、不保溫等特點(diǎn)，極易造成能量的浪費(fèi)。而智能窗能夠調(diào)節(jié)透光性，實(shí)現(xiàn)對(duì)房間光熱環(huán)境的最優(yōu)調(diào)控，降低對(duì)房間的能耗如空氣調(diào)節(jié)、采光等的依賴。在車用方面，智慧的車窗能夠在減輕車輛冷氣負(fù)荷的情況下，提高車輛的私密性與行車舒適性。

智能窗的產(chǎn)生與發(fā)展

窗子是一種很好的裝飾材料，是一種很好的裝飾材料。最初的窗子是由獸皮、獸骨或巖石等天然材質(zhì)制成，起到了透氣、采光的作用。隨著時(shí)代的發(fā)展與技術(shù)的提高，窗已逐步演化成以玻璃為主要材質(zhì)的、能較好隔離室內(nèi)與室外的空間。

但由于缺乏對(duì)外部環(huán)境的積極響應(yīng)，使得常規(guī)的窗口還存在著一定的局限。夏天，由于太陽太強(qiáng)，房間里的溫度會(huì)很高，冬天，由于冷風(fēng)，房間里的溫度會(huì)很低。為此，我們提出了一種更加智能的窗口設(shè)計(jì)方法，由此產(chǎn)生了“智能窗口”的開發(fā)。

智能化門窗是集現(xiàn)代科技于一體的一種新型門窗，與普通門窗相比，具有較強(qiáng)的智能化、高效性。

其窗口能根據(jù)外部環(huán)境及使用者的需要，自行調(diào)整其透光性，并能在透光性與遮光性之間轉(zhuǎn)換。這樣就可以最大限度地利用房間內(nèi)的光線，降低房間內(nèi)的光線要求，節(jié)省能量，增加舒適程度。

其門窗具有隨外界氣溫變化而變化的保溫功能，既能防止夏天的熱氣侵入，又能在冬天使房間保溫。這樣可以幫助我們更少地使用冷氣機(jī)和加熱器，從而更少地消耗能量。

通過調(diào)節(jié)玻璃窗的透明度，智慧窗會(huì)為您帶來更多的私密性。使用者可依需求設(shè)定為透明與模糊兩種，以防止偷窺與侵害個(gè)人隱私。

其窗口配置有感應(yīng)器及自控裝置，能達(dá)到自動(dòng)感應(yīng)及反應(yīng)的目的。比如，它可以依據(jù)室內(nèi)和室外的溫度，光線，以及使用者的使用習(xí)慣，在不需要人為干涉的情況下，自動(dòng)調(diào)整它的狀態(tài)。

智慧窗在建筑、車輛等方面具有顯著的節(jié)能效應(yīng)，能夠在節(jié)能減排方面發(fā)揮重要作用，對(duì)環(huán)保具有重要意義。

由于需要集成傳感器、控制系統(tǒng)以及電致變色等高科技，因此，其制作費(fèi)用相對(duì)昂貴。因此，目前我國(guó)的智能窗產(chǎn)品普遍存在著成本偏高的問題，制約了其廣泛的推廣使用。

部分智能窗技術(shù)在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用中存在著穩(wěn)定性問題。比如，在長(zhǎng)期的高壓下，電致變色物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生劣化甚至破壞，從而對(duì)其性能造成一定的影響。

一些智能窗口技術(shù)在調(diào)整透明度時(shí)會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)遲緩，不能適應(yīng)使用者對(duì)玻璃透明度的要求。

智慧窗的運(yùn)作離不開電源，如果沒有電源，智慧窗就不能運(yùn)作，會(huì)對(duì)使用者造成很大的影響。

其窗口要能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境及使用者的要求，其適應(yīng)性及穩(wěn)定性有待于加強(qiáng)，以保證其在多種復(fù)雜工況下的穩(wěn)定工作。

雖然目前這種新型門窗技術(shù)仍存在一定的問題，但是，我們可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，門窗的材質(zhì)的改進(jìn)，這種新型門窗必將被越來越多的人所接受和接受。其在能源、環(huán)境、能源、環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)，使得其在未來的建設(shè)、交通等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

電致變色物質(zhì)基礎(chǔ)

電致變色材料作為一種具有獨(dú)特光電特性的物質(zhì)，其光電特性隨外場(chǎng)的變化而發(fā)生變化。無外加電場(chǎng)時(shí)，其顏色、透明度和吸收等性能會(huì)發(fā)生改變，而外加電場(chǎng)則會(huì)使其產(chǎn)生可逆的改變。因此，在諸如智能門窗等方面，電致變色是一種非常有前途的新型光電功能材料。

其光電材料，指的是在外部電場(chǎng)作用下，光的傳輸速度和波長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致光的折射和色散現(xiàn)象，使得物質(zhì)表現(xiàn)出不同的色彩。

其吸收性物質(zhì)，指在電場(chǎng)作用下，物質(zhì)的吸收性會(huì)產(chǎn)生一定的變化，從而引起物質(zhì)的色彩和透明性的變化。

其發(fā)光性物質(zhì)是指在外場(chǎng)的影響下，通過層間的電荷傳輸，引起層狀結(jié)構(gòu)的重排，進(jìn)而影響其發(fā)光性能

的一種特殊類型。

在無外加電場(chǎng)下，電致變色材料具有特殊的能級(jí)，它的能級(jí)分布決定了其對(duì)光線的吸收與反射。外加外場(chǎng)作用可使其能帶間的電子產(chǎn)生躍遷，進(jìn)而調(diào)控其能帶，進(jìn)而影響其發(fā)光性能。

在電場(chǎng)作用下，某些電致變色材料會(huì)產(chǎn)生電荷遷移。在外加電場(chǎng)的影響下，物質(zhì)中的電荷會(huì)發(fā)生再分配，進(jìn)而影響物質(zhì)的吸收率和折射率等光學(xué)性質(zhì)。

一些電致變色物質(zhì)表現(xiàn)出了明顯的離子移動(dòng)。在外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，金屬離子通過物質(zhì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起晶體內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而影響發(fā)光性能。

在電場(chǎng)作用下，電致變色材料的速度、折射率等會(huì)產(chǎn)生色散效應(yīng)，從而產(chǎn)生多種顏色。

由于對(duì)各種材料的認(rèn)識(shí)存在很大差異，因此對(duì)其機(jī)理的認(rèn)識(shí)還有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算。

釩氧化物（VO2）是一種常用的電致變色物質(zhì)。VO2在常溫下為絕熱材料，但在較高溫度下（68℃左右）可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?。在此基礎(chǔ)上，通過改變VO2的發(fā)光特性，使其成為電致變色材料。在電場(chǎng)作用下，通過調(diào)控VO2的相變，從而達(dá)到從透明到不透明的轉(zhuǎn)變。

另外一類常見的電致變色物質(zhì)是氧化鎢（WO3）。在高溫下，WO3是一種具有良好發(fā)光性能的透明發(fā)光物質(zhì)，而在低溫下（150℃左右）,WO3可轉(zhuǎn)變成具有良好發(fā)光性能的藍(lán)光吸收體。通過施加外電場(chǎng)調(diào)控WO3體系的相轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到調(diào)控WO3體系色澤的目的。

目前已知的各種電致變色物質(zhì)中，除氧化釩、氧化鈦外，還存在著許多特殊的電致變色性能。本項(xiàng)目的開展將為新型節(jié)能、智能調(diào)控等領(lǐng)域帶來新的希望。

用于智能窗口的電致變色技術(shù)

以電致變色技術(shù)為主體的“智慧窗”具有諸多優(yōu)點(diǎn)，使得智慧窗得以實(shí)現(xiàn)，并被廣泛地運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。

電致變色材料因其可調(diào)控的特性，能夠按照使用者要求及周圍環(huán)境變化，迅速?gòu)耐该鞯讲煌该鞯霓D(zhuǎn)變。使用者可以通過調(diào)整玻璃窗的透光率，來控制陽光的滲入，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整房間亮度及溫度的目的。

這種可調(diào)整的智慧窗可以讓它最大限度地發(fā)揮內(nèi)部的光和熱。在夏天，它能夠遮擋住大量的日光和熱量，降低了房間的冷氣負(fù)荷；而在冬天，由于有了這種智能窗，還可以將太陽光保存到房間里，從而達(dá)到更好的取暖作用。這些節(jié)約能源的舉措幫助降低了能耗和二氧化碳的排放量。

電致變色材料具有可調(diào)節(jié)性，既可以使兩種形態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化，又可以使兩種形態(tài)之間產(chǎn)生模糊效應(yīng)。這樣，使用者就可以更好地保障自己的個(gè)人隱私權(quán)，不會(huì)被竊取或被竊取。

在很多情況下，這種新型的門窗都需要安裝各種傳感器，并具有一定的智能化。該傳感器能夠感應(yīng)到室內(nèi)和室外的光線、溫度以及使用者的動(dòng)作，并通過智能控制來調(diào)整電致變色材料的工作狀態(tài)，從而達(dá)到對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的管理。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠極大地改善智能窗的使用方便性和舒適度。

其窗口一般都裝有諸如光線感應(yīng)器，溫度感應(yīng)器等感應(yīng)器。這種感應(yīng)器能夠感應(yīng)到室內(nèi)和室外的光線強(qiáng)度和溫度等信息。

由傳感裝置采集的資料，再傳送至智慧型控制器。通過對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、溫度等參數(shù)的測(cè)量，對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、濕度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

這種智能化的操控系統(tǒng)可以在所需的條件下對(duì)電色物質(zhì)施加一個(gè)電場(chǎng)。通過改變電致變色材料的光學(xué)特性，調(diào)控其透光率和保溫效果。

其開窗工作能被自動(dòng)完成。該智能控制系統(tǒng)能夠定期感應(yīng)外界的變化，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并且能夠按照使用者的設(shè)置和喜好，對(duì)窗口進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)。

其窗口一般裝有各種感應(yīng)器，如光照，溫度，濕度等。該傳感器能夠?qū)κ覂?nèi)和室外的各種情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，從而為智能化的監(jiān)控和管理提供必要的依據(jù)。

其中，其控制器是整個(gè)玻璃窗控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。該模塊通過對(duì)各傳感元件所收集到的信息進(jìn)行檢測(cè)，并按照預(yù)先設(shè)定的運(yùn)算法則對(duì)其進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電致變色物質(zhì)的狀態(tài)調(diào)整。

其窗口一般都有使用者介面，可透過智能電話、平板電腦或電腦等裝置遙控。使用者只需透過介面設(shè)定各窗口之工作方式與喜好，即可達(dá)到個(gè)別之智慧化管理。

其窗口可與家庭或樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)互聯(lián)。通過這種方式，可以將智慧窗與其它裝置進(jìn)行連鎖反應(yīng)，比如智慧家庭中的自動(dòng)設(shè)定。

在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型的門窗節(jié)能設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。在建筑、交通等方面，使用智慧窗將會(huì)給人們提供更多的便利與節(jié)約能源。