美国人为什么和窗户过不去？

2016年5月18日，美国能源部高级研究计划局（AdvancedResearchProjectsAgency-Energy，简称ARPA-E）宣布投资3100万美元启动改善商户能源效率的14个子项目，这些子项目是ARPA-E单窗格高效绝缘清晰设计（Single-paneHighlyInsulatingEfficientLucidDesigns，简称SHIELD）的组成部分。SHIELD计划于2015年8月启动，初始投资资金3000万美元，旨在通过开发既透明又隔热的创新材料用以改造现有单窗格窗户，以减少热损失，提高建筑能效。

美国能源部高级研究计划局（AdvancedResearchProjectsAgency-Energy，简称ARPA-E）是美国能源部模仿知名的美国国防部高级研究计划局（DARPA）与2009年建立的，核心定位是资助高风险、但在近期具有重大商业化前景的革命性研究，研究主题通常由美国能源部确定。ARPA-E与国防部DARPA一个显著不同的特点在于：DARPA的用户是国防部，以军方为主，但ARPA-E则是面向整个经济体，更偏重民用，因此二者在确保技术与市场相融合方面是不同的。

ARPA-E项目的资助周期为2-3年，每年资助额在50-1000万美元之间，7年来共投资13亿美元资助475个能源技术研究项目，涵盖了电力灵便传输技术、运输领域电力储能电池、建筑节能创新热设备、微生物制液体燃料、电网规模可扩展间歇可调度式储能、碳捕集技术创新材料与工艺等诸多领域，其中很多项目都取得成功。此外，ARPA-E为小型团队或个体研究者所研发的高风险、企业不愿投资、但具有潜在革命性的能源技术提供短期资助。例如，该机构资助被称为“Electrofuels”的研究项目，旨在利用微生物收集能源、并将二氧化碳转化为液体燃料，无需石油或生物质作为原料。

据统计，美国每年在住宅和商业建筑中消耗掉的能源占总能源消耗的40%，位居首位，其次是交通方面的能源消耗。即便是现在，暖气和空调的费用也基本占据居民消费支出的一半。对于一些建筑，窗户的热传递系数是最高的，在窗口附近的能量损失时最高的。因此，对窗口进行隔热处理的节能效率最高。

此次，SHIELD计划的14项目组正在开发可安装在原有的窗户上的新产品和新工艺。这些新开发的窗户技术可以提高隔热性能、减少冷凝、提高住户的舒适度，甚至还能加强隔音效果。例如，美国科罗拉多大学已开发出一种灵活的、透明的、可覆盖在单窗格窗户表面的保温薄膜。该保温薄膜利用纳米纤维素气凝胶的液晶相具有低辐射性这一原理，减少窗户的热辐射，而纳米纤维素气凝胶可使用食物工业的废料合成，成本较低，未来应用前景广阔。

此次，SHIELD计划虽然看起来没有DARPA等前瞻性研究机构的项目那么高大上，但是其立足实际，解决普通老百姓家中切实存在的问题，受益面更广。同时，这些技术的设计方面更加考虑了可行性、成本等因素，更加容易得到推广。这一思路值得我国能源技术研究者借鉴。