冬は暖かく、夏は涼しく。自己適応するスマートガラスが登場

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　シンガポールの研究者が開発した世界初のスマートガラスは、温度に応じて太陽熱と宇宙からの放射冷却を変動させ、部屋を涼しくしたり、反対に暖かくしたりと自動で調節してくれる。

　これを建物の窓に使えば、冷暖房に使われるエネルギー消費を大幅に削減できると期待できるそうだ。

窓ガラスがあることで冷暖房にコストがかかる

　窓は建築物にとっては欠かせない部分だが、冷暖房という視点で見てみると、エネルギー効率が悪い部分でもある。

　たとえばアメリカ、エネルギー省の試算によれば、年間の一次エネルギー使用量の4%は、窓ガラスの冷暖房効率で消費されているそうだ。

　こうした建物の弱点を克服するために、熱が伝わりにくい「低放射率コーティング」や、電気の力で色を変化させて太陽熱の進入を防ぐ「エレクトロクロミック・ガラス」などが開発されてきた。

　生憎なことに、これらは夏と冬の両シーズンに対応することができない。「可視光」や「近赤外線」による室温の上昇には有効だが、遠赤外線領域で起きる「放射冷却」が見逃されてきたからだ。

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温度の変化に合わせて熱の量を自動調節

　今回開発されたスマートガラスは、特殊なナノコンポジット膜の構造と組成に工夫を加えることで、この欠点を克服。

　「二酸化バナジウム・ナノ粒子複合体」「アクリル樹脂」「低放射率コーティング」で作られた独自の構造のおかげで、冷暖房の効率を自動で調整することができる。

　夏の暑い盛りには、太陽熱（近赤外線）の進入を抑え、それ同時に宇宙からの放射冷却（遠赤外線）をうながす。おかげで部屋は涼しく保たれる。

　冬になれば、それと逆の働きをする。だから室内は暖かく保たれる。

　しかもこの適応機能に電気は一切使われない。

60世帯1年分の省エネ効果

　赤外線カメラでスマートガラスの効果を可視化してみたところ、さまざまな条件（室温から70度以上まで）において、熱の放射量が自動で調整されることが確認された。

　すなわち天気の変化に応じて、ダイナミックに冷暖房効率を調整してくれるということだ。

　また中規模のオフィスビルを対象としたシミュレーションでは、市販の低放射性ガラスよりも最大9.5%省エネ効果が高かったという。これはシンガポールの60世帯が1年間に消費する電力に匹敵する。

　研究グループは、すでにスマートガラスの特許を出願済みで、今後はナノコンポジット膜を改善して、さらに省エネ効果を上げていくとのことだ。

　この研究は『Science』（21年12月16日付）に掲載された。

References:Energy-saving glass ‘self-adapts’ to heating and cooling demand | NTU Singapore / / written by hiroching / edited by parumo

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