近日，本课题组撰写的展望论文“Bridging the Gap Between Theoretical Design and Practical Performance of Environment-Adaptive Multi-Band Regulation Smart Windows”被期刊《Carbon Future》录用。论文通讯作者为清华大学化工系张如范副教授，第一作者为博士生黄娅、博士后王康康以及博士生郭震宇。
智能窗能够通过调节太阳辐射和建筑内外热交换，降低建筑供暖、制冷和照明能耗。近年来，智能窗的光谱调控范围已由传统的可见光逐步拓展至近红外和中红外，从而实现采光、太阳热管理、保温和辐射散热等多种功能协同。然而，目前多波段调控智能窗的性能仍主要在正入射、标准太阳光谱和简化热边界条件下进行评价，与真实建筑中不断变化的太阳角度、环境温度、风速、天空辐射和周围建筑热辐射等运行条件存在明显差异。
图1. 环境适应性多波段调控智能窗的设计思路。
针对这一问题，该论文提出，下一代多波段调控智能窗不应仅关注理想实验条件下的光谱调制性能，而应更加重视其在真实建筑环境中的适应能力（图1）。文章从材料、器件和评价三个层面系统讨论了实际环境对智能窗性能的影响。在材料层面，需要综合考虑温度依赖的光谱选择性、太阳入射角和长期稳定性；在器件层面，需要关注多层结构、大面积制造、导热、对流和辐射耦合以及长期耐候性对最终性能的影响；在评价层面，则需要从单一的正入射光谱和峰值调制指标，逐步拓展至多角度、不同温/湿度、户外运行和建筑全年能耗评价。
文章进一步指出，实验室中更大的光谱调制幅度并不必然对应真实建筑中更高的节能收益。同一种智能窗在不同太阳角度、气候条件、建筑朝向和周围热环境下可能表现出不同的热效应。因此，未来可进一步建立气候加权的能源性能评价方法，将材料光谱响应与典型气象条件、建筑朝向和实际运行状态相结合，以供暖、制冷和照明能耗变化作为评价多波段智能窗实际应用价值的重要依据。
《Carbon Future》是由清华大学主办的开放获取国际期刊，期刊聚焦碳材料、催化、低碳能源和低碳化工等领域的基础与应用研究，致力于发表碳领域前沿研究成果并推动多学科交叉融合。
