建物の照明や冷暖房のエネルギー消費量およびCO2排出量は、光を効率的に取り込むことにより大幅に削減できる。ドイツのカッセル大学の研究者は、マイクロミラーアレイ技術を採用したスマートウインドウでこれを実証した。

スマートウインドウを建物に適用した場合、エネルギー消費量を最大35％、CO2排出量を最大30％の削減できる可能性があるとのこと。

通常ブラインドを開けて光を取り込めば、熱エネルギーが有効利用できる一方、太陽のまぶしさやディスプレイの反射による不快感が伴う。同スマートウインドウではこうした課題も解決している。

反射によって光を動的に誘導

同スマートウインドウでは、ナノ構造のミラーアレイを組み合わせて、反射によって光を動的に誘導する。アルゴンなどの希ガスで満たされた二重窓の間のスペースに肉眼では識別できないほど小型なミラーが並び、このミラーアレイがわずかな電力を利用して開閉するシステムだ。

夏、部屋の中に人がいないときすべてのミラーが垂直になって閉じた状態に。太陽放射を反射して部屋は涼しく保たれる。センサーによって人が検出されると上部のミラーが開き、人の真上の天井領域にのみ日光を反射。冷房と照明に使うエネルギーの節約が適う。

太陽放射を天井に向けてまぶしさを最小限に

一方冬には、人がいないときにはすべてのミラーが開き効率的にエネルギーを収集。太陽放射を壁に反射し、人が検出されるとすべてのミラーは太陽放射を天井に向けて、まぶしさを最小限に抑える。

研究では、信頼性と寿命を評価するために、振動、極端な温度、複数の温度サイクル、および長時間作動を含む急速老朽化テストが実施された。結果として、輸送や設置、建物の振動に対する堅牢性と40年以上の寿命が検証できたようだ。

参照元：MOEMS micromirror arrays in smart windows for daylight steering/ SPIE・DigitalLibrary

（文・山田洋路）