如每個人已知且經(jīng)歷過的，在白天，來自環(huán)境的進入的光通常存在很大變化，所述變化與季節(jié)、時間、天氣條件相關(guān)。對于這些變化，存在改變/控制外部光進入住所，以保持舒適的照明類型和水平的需求，既要避免眩光效果又要避免與過度使用人工照明相關(guān)的能源浪費。

用于控制住所中的環(huán)境光的量的最著名且廣泛使用的方案之一為借助相鄰/耦接到建筑窗的軟百葉簾(Venetian blind)。該方案提供下列優(yōu)勢：

·阻擋直接進入的太陽輻射，

·當適當取向時，通過防止太陽圓面(solar disk)在住所占用部分中的直射(direct projection)來避免眩光，

·使光線改變方向為朝向天花板或住所的其他部分，使其為住所照明做出貢獻，

·在陰天的情況下或當沒有太陽圓面的直射時，允許入射光的進入。

該方案的主要缺點之一涉及百葉簾的固定結(jié)構(gòu)特征，即其不能改變和控制如透射率、反射率和顏色的特性。

相反，在遮光技術(shù)領(lǐng)域中存在已知的用電致變色材料制成的窗，在本領(lǐng)域中有時被縮寫為ECW(電致變色窗)，其為已實現(xiàn)的或包含(例如，涂覆有)如下材料的窗：當供給電流時，該材料改變其光透射特性(顏色、透射率、反射率)。關(guān)于這些裝置及其控制的更多信息可參見美國專利申請2013/264948。

該ECW的主要優(yōu)勢在于：

·就預(yù)定目標而言，進入的光線最大化，

·通過降低透光率而減少眩光，

·通過使透光率達到最大而使進入的光線最大化。

基于ECW的方案的主要缺點為其僅部分減少眩光效果，特別是在入 射光非均勻的情況下，ECW的調(diào)整僅減輕了不適，此外所做的調(diào)節(jié)是以犧牲進入的光線為代價的。軟百葉簾控制眩光并通過反射提供入射光的可用部分，但以犧牲外部可見性為代價。一般而言ECW在夏季減少建筑物的制冷能源消耗方面更有效，而軟百葉簾在減少眩光上更有效。其已由發(fā)表在Energy Procedia 30(2012)，404-413頁的文章“Comparative energy and economic performance analysis of an electrochromic window and automated external venetian blind”的表4和表6中的實例證實。如該文中報道的，通過使用自動垂直百葉簾，用于遮光的能量消耗低于電致變色窗且眩光指數(shù)被限制在低于不適的臨界值以下的方案。

本發(fā)明的目的為提供能夠以協(xié)同方式利用軟百葉簾和ECW的特性和有利方面的用于控制進入的環(huán)境光的方案，其第一方面在于包含間隔開距離d的兩個窗格玻璃的活性窗，該窗格玻璃中的每一個的面積A均為0.09m²至2m²，以及用于密封活性窗的框，其中在該窗中設(shè)置有由相互平行的N個百葉板制成的軟百葉簾，百葉板的寬度為所述距離d的10％至95％，其特征在于百葉板包括能夠改變其光通過量的電致變色活性材料。

光通過量的改變通過控制百葉板的透射率和/或反射率實現(xiàn)，控制百葉板的透射率和/或反射率將改變和影響允許進入住所的光的量以及進入光的照明機制(從全部或部分直射光到部分散射光)，或者對于既半透明又半反射的百葉板而言為二者的組合。

百葉板包含透射率可變的材料，尤其是百葉板的本體本身可利用透射率(和/或反射率)可變的材料制成，或活性材料可涂覆于至少百葉板的上表面上。下文將涉及透射率可變的材料，但也可對具有反射率可變且可控的活性材料以及同時控制透射率和反射率的混合方案進行相同的考慮。

最適合于實施本發(fā)明的透光率可變的系統(tǒng)為電致變色或光伏變色系統(tǒng)。應(yīng)當指出本發(fā)明的目的和目標不是關(guān)于新型的透射率可變的材料或系統(tǒng)，而是關(guān)于使用并整合該材料以獲得具有增強的特性和性能的活性建筑窗的新方法。

光伏變色系統(tǒng)可通過將電致變色系統(tǒng)與光伏系統(tǒng)垂直整合(耦合)獲得，所述光伏系統(tǒng)是指由太陽輻射發(fā)電的裝置的更廣泛的含義，因此還涵蓋例如太陽能電池的系統(tǒng)，所述太陽能電池最受關(guān)注的系統(tǒng)之一為DSSC(染料敏化太陽能電池)。

其他可被認為如此的整合系統(tǒng)為發(fā)表于Energy&Environmental Science，2011，第4號2567-2574頁的“Highly efficient smart photovoltachromic devices with tailored electrolyte composition”的文獻中所述的系統(tǒng)。

電致變色系統(tǒng)通常包含下列元件：

–第一和第二透明或部分透明基底，通常用同一材料制成，優(yōu)選由玻璃或聚合物，PET，制成；其還可為部分透明的，且具有散射光的相關(guān)散射部分；

–第一和第二透明電極(最通常用ITO制成)

–第一電致變色層(即活性材料)

–電解質(zhì)如聚合物粘合劑(PEO，聚氧化乙烯)，其中溶解有鹽MX(NaCl、LiClO₄)或聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙烷(PAMPS)，其提供自身的H⁺離子；

–第二電致變色層(即活性材料)，其中第二電致變色層可被非著色氧化還原材料替代。

用于這些系統(tǒng)的合適的活性材料實例為：

–電致變色氧化物選自：WO₃、Nb₂O₅、NiO、MoO₃、Ir₂O₃、混合氧化物如銻-錫氧化物(ATO)、多金屬氧酸鹽、紫羅堿、普魯士藍、酞菁典型的所謂全固態(tài)電致變色系統(tǒng)。

–電活性聚合物(全導(dǎo)電性聚合物)，如聚吡咯(PPys)、聚苯胺、聚噻吩、薄膜形式的C60、堿取代的聚噻吩、PEDOT(聚3,4-亞乙基二氧噻吩)、PEDOP(聚3,4-亞乙基二氧吡咯)，

–紫羅堿和四甲基-對亞苯基-二胺(TMPD)為典型的所謂全液態(tài)電致變色系統(tǒng)，且其中電致變色劑分散于電解質(zhì)中，

–氰基苯基對草快(cyanophenylparaquat)類，典型的所謂固-液電解質(zhì)，

–電驅(qū)動系統(tǒng)如液晶和懸浮顆粒顯示器，在此情況下電解質(zhì)和第二電致變色層為任選的。

–調(diào)光鏡(switchable mirror)基于：

a.下列的氫致相變(可電化學(xué)地或通過暴露于氫氣和氧氣而實現(xiàn)轉(zhuǎn) 換)

1.稀土和稀土混合物，

2.含鎂的過渡金屬，例如Mg₄Ni/Pd/Al/Ta₂O₅/H_xWO₃/銦-錫氧化物(ITO)

b.銅/氧化銅，通過在堿性電解質(zhì)中在塊體銅電極上陽極(氧化)形成氧化銅膜，例如通過電化學(xué)循環(huán)，所述電化學(xué)循環(huán)可使用Pt對電極和HgO/Hg參比電極在0.1M的NaOH溶液中進行。

c.在無水電解質(zhì)(優(yōu)選銻或鉍)中通過鋰化和去鋰化的金屬相和半導(dǎo)體相的相互轉(zhuǎn)換；電化學(xué)循環(huán)可利用碳酸亞丙酯中1M的LiClO₄進行，使用鋰箔對電極和參比電極。

耦合的光伏變色堆疊體由垂直層疊和電連接的太陽能電池堆疊體和電致變色堆疊體制成。

整合的光伏變色封裝堆疊體用透明基底、透明陰極、電子半導(dǎo)體、染料、電解質(zhì)、電致變色層(活性材料)和對電極以及透明或部分透明基底上的又一透明或部分透明電極制成。如前所述，在透射率或反射率方面，陰極和基底可為部分透明的且具有散射光的相關(guān)部分。

關(guān)于本發(fā)明，提供下列材料和結(jié)構(gòu)的使用。

對于基底和封裝體：玻璃(2.2mm)或基于用SiO₂或氮化鈦的層(50微米至100微米)官能化的聚酰亞胺的柔性且薄的方案。

對于透明陰極：通常僅設(shè)置在玻璃上或塑料基底(PET)上的氟摻雜的氧化錫(SnO₂:F)。其他合適的替代方案可為In₂O₃、SnO₂、ZnO及其組合以及ITO。

對于電子半導(dǎo)體：由納米尺寸的顆粒構(gòu)成的介孔氧化層，該納米尺寸的顆粒已燒結(jié)在一起以允許電子傳導(dǎo)，最適合的為TiO₂納米結(jié)構(gòu)層。通常它們以涂料的形式使用，任選地絲網(wǎng)印刷于玻璃上，然后經(jīng)歷煅燒以獲得厚度為約4微米至10微米的層，其中顆粒為10nm到30nm。以犧牲總透明度為代價，可加入散射物以增強/增加擴散效應(yīng)。還可使用寬帶隙氧化物如已在文獻中研究的ZnO、Nb₂O₅，以及Fe₂O₅、WO₃、Ta₂O₅、CdS、CdSe。納米顆粒的加入可增強反射光和透射光二者的散射。關(guān)于此的更多細節(jié)可參見本申請人名下的國際專利申請WO2011/076492。

優(yōu)選采用通常用于DSSC的相同染料：Z-709、N₃、N719、“黑色染 料”三(氰?；?-2,2’2”-三聯(lián)吡啶基-4,4’4”-三羧酸釕(II)。可以設(shè)想在電致變色層中使用互補色的染料以調(diào)和光譜。例如普魯士藍電致變色染料(六氰合鐵(II)酸鐵(III))可與具有在藍色處吸收的吸收光譜的染料(N₃)結(jié)合。

對于電解質(zhì)：LiI溶液是特別有利的，例如液態(tài)電解質(zhì)溶液和0.1M LiI0:01丁基吡啶于M4-叔-g-丁內(nèi)酯中。在全液態(tài)電極(紫羅堿或TMPD四甲基-對亞苯基-二胺)的情況下，還可能將其直接分散在電解質(zhì)中。

對于電致變色層：盡管全部前述用于電致變色/光伏變色設(shè)備的材料均可合適地使用，優(yōu)選材料為WO₃。該層還可用對電極圖案化以具有經(jīng)調(diào)整的分布的遮光效果。

對于對電極：優(yōu)選使用Pd和Pt層。

封裝的光伏變色百葉板可具有由封裝決定的厚度(堆疊體可為微米級)，因此，對于聚酰亞胺或聚酰胺，其可為50μm至100μm，從而遠低于在標準軟百葉簾百葉板的厚度。在使用玻璃的情況下，材料的透明度可對光學(xué)不連續(xù)性產(chǎn)生有限的影響。在兩種情況下，均能夠?qū)崿F(xiàn)具有更薄的百葉板或有限的光學(xué)不連續(xù)性、和由此得到的更好的透明度的活性窗，或能夠?qū)⒎庋b的光伏變色堆疊體附接于標準軟百葉簾上。

相比電致變色的百葉簾，優(yōu)選使用光伏變色的百葉簾，其不僅為了創(chuàng)建自洽模塊(auto-consistent module)(即能夠自身產(chǎn)生使百葉板傾斜所需能量的模塊)的可能性，而且為不同的技術(shù)效果。尤其是光伏變色百葉板將自動響應(yīng)入射光，改變其透射特性，因此在非均勻入射光的情況下還將存在因透明度變化引起的差異性遮蔽，然而電致變色材料將從邊緣(電極)開始改變其特性。

光伏變色百葉板的該性質(zhì)提供在非均勻外部照明(例如日落或日出期間的外部非均勻遮蔽)情形下的進一步改善。

盡管根據(jù)本發(fā)明，材料用在活性建筑窗的百葉板之中或之上，然而百葉簾結(jié)構(gòu)可有效地具有一些幾何特性和其他結(jié)構(gòu)特征。就距離而言，在每個窗中，兩個相鄰百葉板之間的垂直或水平距離恒定，并為4mm至100mm。此外百葉板優(yōu)選可傾斜的或其傾斜角可調(diào)節(jié)；關(guān)于此方面優(yōu)選使用形狀記憶元件/方案以便改變該角度，如美國專利5816306中所述的。一般而言，存在兩種主要方法以實現(xiàn)傾斜：通過彈簧或金屬絲的方式；后者尤其優(yōu)選使用對置的成對金屬絲。

待用于根據(jù)本發(fā)明的活性建筑窗中的優(yōu)選的形狀記憶材料為鎳鈦諾合金(nitinol)，關(guān)于該合金的最新進展和改進的一些更多的細節(jié)參見例如美國專利8430981。

根據(jù)本發(fā)明的活性建筑窗設(shè)計為插入式模塊(在百葉板包含電致變色材料的情況下)或自維持(self-sustaining)模塊(在百葉板包含光伏變色材料的情況下)。在此兩種情況下，窗均為密封的，以避免因大氣中試劑(如水分凝結(jié))造成的窗的性能劣化，還為防止活性材料的劣化現(xiàn)象。尤其對于后一個原因，窗優(yōu)選填充有900巴至1100巴的壓力的從干燥空氣、氮氣、氬氣、氪氣中選擇的氣體，或者抽真空至低于10^-3毫巴的壓力。