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发达国家的建筑能耗占社会一次能源总量的30～40％，我国也已经达到20～30％。窗户是整个建筑围护结构中能耗最高的部分，约占建筑围护结构总能耗的40～50％。随着现代建筑窗墙比越来越大，通过建筑外窗引起的建筑能耗会越来越大，所以，节能窗逐渐成为建筑节能研究的重点。单层节能窗技术的研究主要包括两个方向，即调控近红外太阳光谱的响应性质或调控长波热发射性质。各种单层节能窗的节能特性已经得到了广泛的研究，但它们节能潜力的极限是多少以及如何通过各种技术的组合来实现最佳的节能效果均是值得讨论的问题。
提出了冬/夏单层完美窗户、理想主/被动智能窗、冬/夏理想长波热辐射窗等几种理想窗户模型。冬/夏单层完美窗户可分别在冬季和夏季实现最大的节能效果，是单层节能窗发展的终极目标；理想主/被动智能窗可通过调节光谱反射率在最大程度上调控近红外光谱透过率；理想长波热辐射窗可实现最佳的辐射冷却/保温效果。能耗指数定义为各种窗户室内能耗量与单层完美窗户室内能耗量之比值，是评价窗户节能性能的指标。利用经过理论和实验验证的能耗模拟软件BuildingEnergy，计算了各种理想及实际窗户类型在五个典型气候城市中的室内能耗量，并利用玻璃能效检测设备对VO2玻璃的节能性能进行了对比实验。研究结果表明：虽然理想主/被动智能窗可实现冬夏智能节能的效果，但实际主/被动智能窗太阳光谱透过率的调节主要是通过改变吸收而不是反射来实现，其在近红外反射态及透射态下的太阳辐照透过率均低于普通玻璃窗，仅可在夏季实现节能效果，冬季性能不如普通玻璃窗；实际主动智能窗夏季从褪色态转变到着色态的确可减小室内制冷能耗，但实际被动智能窗中的单层V02玻璃从半导体态转变到金属态的相变过程中，室内得热量增加，导致此相变过程对夏季节能无意义：实验结果表明，VO2玻璃被动态下室内空气温度最高可比普通玻璃低8℃左右，而主动态下可比普通玻璃窗室内节约39.9％的制冷能耗；虽然理想夏/冬季长波热辐射窗具有最佳的辐射冷却/保温效果，但实际低辐射窗在夏季节能的主要原因是其太阳光谱的低透过率，长波发射率影响甚弱，而在冬季，长波发射率对其节能性能影响较大；夏季，调控窗户对近红外太阳光谱响应性质的节能潜力比调控长波热发射性质的大，而冬季则相反；通过调节普通玻璃窗对太阳光谱中近红外波段的透反性质和长波热发射性质，可使其性能趋近冬夏完美窗户。