耐久性验证从实验室转变为行业合作伙伴

6月7日， 2022

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NREL科学家与SAGE Electrochromics等行业合作伙伴合作，对电致变色材料进行研究，以开发可用于新型电致变色窗口设计的创新纳米复合材料。摄影：Dennis Schroeder， NREL

想象一下，在没有窗户的家庭，学校，办公空间或建筑物中。

在我们这个没有窗户的建筑物很少存在的世界里，窗户的微妙意义很容易被丢失。今天，窗户占建筑物能源使用量的10%左右，并影响占建筑物能源使用量40%的最终用途。

电致变色窗由国家可再生能源实验室（NREL）率先开发，经过三十年的研究，电致变色窗安装在全国各地的建筑物中。这些窗户提供可调节的色调，允许居住者和建筑物管理人员控制进入建筑物的阳光量，有助于在冬季保持温暖，在夏季保持凉爽。这种窗户技术可以减少电费，改善隐私，并改善视野，从而刺激美国制造业和就业的新产业。

在与行业的合作中，电致变色技术（尤其是与耐久性测试相关的技术）已经由Rob Tenent和Alliston Watts等NREL研究人员培育，加强和增强。在这种长期合作关系中，一个重要的里程碑是将耐久性评估转移到佛罗里达州的行业合作伙伴QAI实验室。该评估由NREL于20世纪90年代后期开发，在目前市场上所有动态玻璃产品的开发中发挥了不可或缺的作用。

电致变色窗的一个例子。 图片来自SageGlass

“我们一直希望工业界最终提供这种宝贵的资源，”Tenent说。“实验室旨在开发创新技术，目标是将技术过渡到合作伙伴。我们很幸运能与QAI建立如此牢固的关系，以支持他们的成功，因为他们为窗户和玻璃行业提供了所需的能力。

未来之窗

美国能源部（DOE）建筑技术办公室（BTO）支持开发下一代高性能窗户，以实现低碳建筑。由于BTO Windows子程序的长期支持，电致变色窗户可以通过减少年度冷却和供暖负荷以及峰值电力需求来帮助实现高性能建筑目标。电致变色窗户具有灵活性，通过将峰值降低20%以上，灵活地参与网格交互高效建筑响应能力。

为了提高其适销性，降低安装成本对于使电致变色窗户在商业和住宅应用中更具成本竞争力至关重要。将耐久性评估从实验室转移到私营部门是重要的一步。

“目前业内没有人通过ASTM E2141耐久性认证，”BTO窗户技术经理Marc LaFrance说。“将测试能力转移到商业测试实验室有助于建立行业认可的电致变色窗认证。认证将鼓励对窗户制造商的投资，从而降低生产成本，降低窗户成本，并将有助于促进BTO的大众市场采用计划目标。

迈向市场转型

电致变色窗开发中的许多利益相关者已经或将要在其市场转型之旅中发挥有影响力的作用。NREL团队与多个行业合作伙伴合作，对电致变色窗口的降解模式进行了基础研究。这些研究构成了ASTM E2141方法评估耐久性的基础。NREL继续根据需要为其他制造商进行新原型设备的分析，以帮助该市场增长，然后才有足够的需求为商业测试组织提供经济上可行的这种方法。随着近年来电致变色窗市场开始扩大，很明显，这一领域的充分增长证明私营部门测试实验室有理由进行满足这一需求所需的投资。

因此，Tenent开始与NREL在窗户研究方面历史最悠久的合作伙伴之一WinBuild USA的Bipin Shah进行对话，以确定合适的商业测试实验室。

作为国家门窗评级委员会的前技术总监，Shah于1996年开始与NREL工作人员在窗户可靠性评估方面建立密切的工作关系，并与DOE合作开展了多个项目。Shah联系了一些联系人，他们的公司完全有能力进行这项测试，并且可能能够投资资金并接受挑战。他认为从实验室到商业测试的转变是影响行业并将其推向正确方向的重要机会。

国际测试实验室QAI对该测试表示了兴趣。这是一个提高其现有窗户和玻璃评估和认证服务能力的机会，更好地为客户提供一站式购物。正如QAI运营经理Jose Sanchez所指出的那样，“电致变色窗的耐久性测试为制造商提供了保证，即他们为市场提供在现场表现良好的优质产品。

QAI预计将于2022年开始提供ASTM E2141-21测试。随着持续的教育，制造商逐渐意识到耐久性测试是商用的，并且成本比以前更低。越来越多的制造商要求利用它。对于一家制造商来说，SageGlass肯定是这样。

SageGlass是最早的电致变色窗制造商之一。他们一直是美国能源部和NREL在开发这种创新窗户技术方面的长期合作伙伴。测试的商业可用性意味着SageGlass测试每个产品迭代的耐用性的成本降低。预计随着时间的推移，这些费用节省可以降低窗口的最终费用。

“电致变色耐久性测试和相应的认证对于验证我们电致变色窗的长期性能以及向市场传达这种可靠性至关重要。SageGlass很高兴支持将此测试转移到私营部门，“SageGlass质量经理Ben Treml说。

窗户耐用性增强了电致变色产品的信心和适销性

实现任何新技术的大众市场采用都需要时间。增加耐久性测试可以吸引早期采用者的注意，这些客户看到了该技术的好处并愿意承担风险。电致变色窗户认证是耐久性测试后的自然下一步。标准化认证鼓励对电致变色窗的创新潜力感兴趣的客户。与早期的发光二极管（LED）灯一样，电致变色窗户在建筑能效中的潜在应用是无限的。

“获得此类产品的认证有助于该行业让用户对产品充满信心，”Shah说。“这将增加市场数量，从而降低产品的成本。总体而言，这是一个向制造商提供认证的整体周期，将认证纳入规范和标准，这反过来又会增加产品的市场份额并降低技术成本。

美国能源部和NREL继续与先进技术和创新方法合作，包括新材料发现和新技术方法，以及应用工程，以解决行业面临的许多性能和成本挑战，以生产能够实现主流市场接受的高效，负担得起的窗户。