SBIR Phase I: Smart Window Film for Ultra-high Thermal and Acoustic Insulation
SBIR 第一阶段:用于超高隔热和隔音的智能窗膜
基本信息
- 批准号:1648003
- 负责人:
- 金额:$ 22.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-12-15 至 2017-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will not only produce a multifunctional thermal insulation structure that is easy to install onto any existing single-, double-, or even triple-pane windows in reducing total building energy consumption, but also improve water condensation issues and occupant discomfort that are associated with single-pane windows in cool climates. Furthermore, the smart window system includes a soundproof layer that can attenuate noise, outperforming a triple-pane window without deterioration of optical properties. In cold climates, the film, which uses a low-e coating, will prove the exterior temperature condition ( -5 °C) required for interior condensation to occur in winter. The proposed approach outperforms existing doubleor triple-pane windows with Al frames and conventional spacers and will enjoy a share of the already-popular energy saving windows market (61.6%, or ~$10 billion Global). According to our cost estimate for a 1 square foot smart window of the design dimension proposed (including all chemical and energy costs in a scalable roll-to-roll process), a $5/ft2 manufacturing cost can be achieved, providing a great incentive with a pay-off period within 5 years for customers.The proposed project will address thermal, optical, and acoustic concerns on an existing singlepane window simultaneously. The thin window film realizes a low U-factor (≤ 0.45) within 3mm in thickness, through the combination of a super-low thermal conductive supporting material, and two distinct coatings (low transmittance in infrared region) on a thin film, which can be readily attached to a single-pane glass window. It also yields noise attenuation ≥ 50 dB with designed cavities embedded in the window film to attenuate noise transmission. The resulting sheet can not only enhance acoustic insulation performance but also reduce the volume of the porous membrane used and thus cost. In addition, the smart film demonstrates all-season operation of smart-glass based on temperature-responsive, tunable Near-IR transmittance in a tunable thermochromic coating without electric power consumption. The film controls haze by Page 11 controlling light scattering in the interface of granulate materials and reduces the volume fraction of the structural material used in the proposed smart film. The combined low-e and thermochromic coatings will help the film achieve a high color rendering index because visible transmittances for the coatings are excellent complements to each other, thus exhibiting a broad and uniform transmission over the visible spectrum.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的广泛影响/商业潜力不仅将产生一种多功能隔热结构,该结构可以轻松安装到任何现有的单窗、双窗甚至三窗上,从而降低建筑总能耗,还将改善凉爽气候下与单窗窗相关的水凝结问题和居住者的不适感。此外,该智能窗系统包括可以衰减噪声的隔音层,其性能优于三层玻璃窗而不会降低光学性能。在寒冷的气候中,使用低e涂层的薄膜将证明冬季发生内部冷凝所需的外部温度条件(-5°C)。建议的方法比现有的铝框双窗或三窗和传统间隔窗性能更好,并将在已经很受欢迎的节能窗市场中占有份额(61.6%,或全球约100亿美元)。根据我们对建议设计尺寸的1平方英尺智能窗户的成本估算(包括可扩展滚转过程中的所有化学和能源成本),可以实现5美元/平方英尺的制造成本,为客户提供巨大的激励,并在5年内获得回收期。拟议的项目将同时解决现有单一窗户上的热、光学和声学问题。通过将超低导热支持材料和两种不同的涂层(在红外区的低透射率)结合在一层薄膜上,该薄窗口薄膜实现了厚度在3 mm内的低U因子(&;#8804;0.45),该薄膜可以很容易地安装到单层玻璃窗上。它还可以产生噪音衰减&;#8805;50分贝,并在窗膜中嵌入设计的空腔以减弱噪音传输。所得片材不仅可以提高隔声性能,还可以减少多孔膜的使用体积,从而降低成本。此外,智能薄膜展示了智能玻璃的全季运行,该智能玻璃基于温度响应性、可调的近红外透过率,在可调的热致变色涂层中,无需电力消耗。该薄膜通过第11页控制颗粒材料界面的光散射来控制雾霾,并减少了拟议的智能薄膜中使用的结构材料的体积分数。低e和热致变色涂层的组合将有助于薄膜实现高显色性指数,因为涂层的可见光透过率是极好的互补,从而在可见光光谱上表现出广泛而均匀的透射率。
项目成果
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