CN102518374A - 具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可用于建筑幕墙的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，所述全气候节能呼吸窗包括上通风口、下通风口以及上通风口与下通风口之间的窗体，所述窗体为中空构造，所述上通风口和下通风口通过通风口控制结构控制空气的流通路径；所述的通风口控制结构包括外壳、内部转轴、侧盖以及转轮，所述内部转轴置于外壳内部，通过侧盖与外壳固定，所述转轮与内部转轴相连，通过转轮控制转轴打开的状态以实现控制空气流通路径的目的。所述的具有通风口控制结构的所述全气候节能呼吸窗，具有全气候条件适应性，零能被动式环境控制，可全密闭性运，零污染零噪声；适用于各种建筑类型，尤其是超高层建筑；可实现全自动智能控制。

Description

具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗

技术领域

本发明涉及建筑节能以及新能源利用的技术领域，特别涉及一种通风玻璃幕墙用具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗。 

背景技术

据有关专家估计，世界上大约50％的能耗是建筑能耗，而从普通窗户中散失的能量则达到一般实体墙的5～6倍，传统的单层玻璃幕墙虽然在热工性能上比普通窗户有很大的提高，但它仍然是建筑能耗的一个薄弱环节。呼吸幕墙的优点就充分体现于它的双层幕墙结构，在阳光照射、热辐射以及热传导等性能方面都优于传统的单层玻璃幕墙。据德国有关资料表明，呼吸幕墙与传统的单层玻璃幕墙的能源消耗相比，采暖时可节约能源42％～52％，制冷时可节约能源38％～60％。由此可见，呼吸幕墙具有非常优异的节能性能。此外，呼吸幕墙由于采用的是双层玻璃结构，而且有一层通常也可采用中空玻璃，以增强隔音效果，大大改善相应的办公或者居住条件，呼吸幕墙和普通单层幕墙相比，增加了一道屏障，一次性制造成本提高了，从德国已经投入使用的呼吸幕墙反馈的使用效果来看，呼吸幕墙仅仅使用六年而节约的电费就相当于单层幕墙的成本，而建筑幕墙的使用寿命至少可达二、三十年，节约的电费将会更加可观，因此说呼吸幕墙的节能性能是非常优异的。此外，呼吸幕墙通常采用无色玻璃，不仅可以减弱光反射，而且可以保证建筑物内外具有良好的通透性。 

发明内容

本发明的主要目的是基于先进流体力学和传热学的优化设计，提供一种适于作为建筑幕墙的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，以充分实现节能环保，较少环境污染的目的。 

为达到本发明的目的，本发明的全气候节能呼吸窗包括上通风口、下通风口以及上通风口与下通风口之间的窗体，通过窗框与建筑物的墙体固定；所述窗体为中空构造，所述上通风口和下通风口通过通风口控制结构控制空气的流通路径；所述的通风口控制结构包括外壳、内部转轴、侧盖以及转轮，所述内部转轴置于外壳内部，通过侧盖与 外壳固定，所述转轮与内部转轴相连，通过转轮控制转轴打开的状态以实现控制空气流通路径的目的。 

优选的，所述窗体为双层或多层中空玻璃或其他材料制成的窗户。 

再优选的，所述全气候节能呼吸窗还包括反光部件，其可以通过在轻型木质或金属框架内设置反光保温材料制成并通过支架固定在全气候节能呼吸窗的上部与中部之间，以达到反光遮阳的作用。 

本发明的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗还包括感测室内外温度的感测器以及根据感测的温度来自动控制空气流通路径的开启或关闭，以此根据温度的不同以及需求，控制不同的空气流通路径以实现不同的目的，如加温、降温或保温等。 

本发明的具有通风口控制结构的所述全气候节能呼吸窗，其具有全气候条件适应性；零能被动式环境控制；可全密闭性运作；零污染零噪声；适用于各种建筑类型，尤其是超高层建筑；可实现全自动智能控制。 

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中： 

图1所示为本发明的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗的整体立体结构示意图； 

图2所示为图1的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗的平面结构示意图； 

图3所示为图2的A-A截面示意图； 

图4所示为图2的B-B截面示意图； 

图5所示为本发明的通风口控制结构的外壳的结构示意图； 

图6所示为本发明的通风口控制结构的转轴的结构示意图； 

图7所示为图6的转轴的截面放大示意图； 

图8所示为本发明的通风口控制结构的侧盖的结构的示意图； 

图9所示为图8的侧盖的截面示意图； 

图10所示为本发明的全气候节能呼吸窗的冬天取暖模式的示意图(白天)； 

图11所示为本发明的全气候节能呼吸窗的冬天保暖模式的示意图(夜间)； 

图12所示为本发明的全气候节能呼吸窗的夏天冷却模式的示意图(白天)； 

图13所示为本发明的全气候节能呼吸窗的另一夏天冷却通风模式的示意图(白天)； 

图14所示为本发明的全气候节能呼吸窗的另一夏天冷却通风模式的示意图(夜间)； 

图15所示为本发明的全气候节能呼吸窗的春秋取暖通风模式的示意图(白天)； 

图16所示为本发明的另一实施例的全气候节能呼吸窗的夏天冷却模式的示意图(白天)； 

图17所示为本发明的另一实施例的全气候节能呼吸窗的夏天冷却模式的结构示意图(白天)； 

图18所示为本发明的另一实施例的全气候节能呼吸窗的冬天保暖模式的结构示意图(夜间)。 

具体实施方式

为使本发明的特征及功效更加明确，下面结合附图对本发明的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗的结构作详细描述。 

参考图1至图3所示的本发明的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗的结构示意图，所述呼吸窗包括上通风口10、下通风口20以及上通风口与下通风口之问的窗体30，通过窗框与建筑物的墙体固定；所述窗体30为中空构造，所述上通风口和下通风口结构相同，并通过通风口控制结构控制空气的流通路径。具体的，所述的通风口包括外壳107、201，内部转轴105、205，侧盖103、203以及转轮101、201。如图4所示，所述内部转轴105置于外壳107内部，利用侧盖103与外壳107通过紧固件例如螺钉固定，所述转轮101与内部转轴105相连，通过转轮的转动控制转轴的转动角度，从而控制空气流通的路径。 

参考图5所示的本发明的通风口控制结构的外壳的结构示意图，所述外壳包括三个通风口A、B、C，通风口A与窗体的通风口配合安装， 通风口B、C一个与室外空气相通，一个与室内空气相通；在参照图6、图7所示的本发明的通风口控制结构的转轴的结构示意图，所述转轴为大致为半圆柱体结构，安装于外壳内部且与外壳内壁紧密配合，并通过图8和图9所示的侧盖与外壳固定安装。转轮与转轴相连接，通过控制转轮的旋转来带动转轴的旋转从而控制外壳的三个通风口的打开与闭合。 

下面以示意图的方式详细说明通过控制本发明的全气候节能呼吸窗的通风口的开闭状态进而控制空气流向以实现本发明的目的。 

如图10及图11所示分别为本发明的全气候节能呼吸窗的冬天取暖模式和冬天保暖模式的示意图，白天即取暖模式时，通过通风口控制结构使室内空气和中空窗体形成气流环路，这样通过阳光辐射引起的空气自身浮力，牵引室内的冷或温气流通过下通风口流入密闭玻璃空腔进行自然加热，加热后的暖气流由于浮力从上通风口流入室内，可以起到室内自然取暖的效果。夜间则直接关闭上下通风口与室内的空气流通，即全气候节能呼吸窗处于密闭状态，这样的双层幕墙设计就可以更好的保暖了。 

如图12和图13所示分别为本发明的全气候节能呼吸窗的两种夏天(白天)的冷却模式的示意图。第一种冷却模式(见图12所示)是针对室外高温情况，例如当室外温度超过28℃时，通过通风口控制结构使室外空气与中空窗体形成气流环路，这样让室外气流流入玻璃空腔，由于日照浮力产生的向上自然对流流动，降低玻璃表面由于强烈日照产生的高温，同时流动的玻璃空腔形成了一个室内外的温度缓冲区，从而达到冷却的效果；第二种冷却模式(见图13所示)是针对室外温度不太高的情况，比如当温度低于28℃时，所述上通风口处室外气体和中空玻璃窗体气体相通，下通风口处室内气体和中空窗体气体相通，这样室内的热空气可以经下通风口流入玻璃空腔，由于日照浮力的作用，向上流出到室外，形成连续自然通风的效应。 

图14所示的本发明的全气候节能呼吸窗的夏天(夜间)冷却模式的示意图。晚上上通风口处室外气体和中空窗体相通，下通风口出中空窗体和室内气体相通，夜间室外的冷或温气流在玻璃空腔内由于夜 间天空冷辐射降温，降温后的空气因沉降作用流入室内，以达到室内冷却的效果。 

如图15所示的本发明的全气候节能呼吸窗的春秋取暖通风模式(白天)的示意图，白天当室内温度低于室外温度时，下通风口处室外气体和中空窗体相通，上通风口处中空窗体和室内气体相通，由于太阳辐射的热浮力作用产生自然空气上升流动，导致自然取暖通风的效果。 

如图16所示的本发明的另一种实施例的全气候节能呼吸窗的夏天冷却模式的示意图。其冷却原理同图12，但包括了反光部件40，其可以通过在轻型木质或金属框架内设置反光保温材料制成并通过可折叠支架34固定在全气候节能呼吸窗的上部与中部之间。在夏天白天温度较高时，将反光部件40支起，当阳光从上部的窗户照射进来时正好射在反光部件40上，可以起到遮阳的效果，同时可以将自然光反射到屋顶，大大扩大自然光的照射范围。 

如图17所示的本发明的另一种实施例的全气候节能呼吸窗的夏天冷却模式的示意图，所述反光部件40内部的反光保温材料为可伸缩型的材料，比如棉制材料。白天温度较高时，将反光部件40内的伸缩型反光保温材料拉出，覆盖全气候节能呼吸窗的中部及下部窗体部分，这样不仅可以通过气体的流通换热，降低玻璃外表面温度，还能起到更好的遮阳保温的效果。 

如图18所示的本发明的另一种实施例的全气候节能呼吸窗的冬天保暖模式的示意图，夜间将所有的窗户关闭，同时将反光部件40内的伸缩型反光保温材料拉出，覆盖全气候节能呼吸窗的中部及下部窗体部分，这样不仅可以阻止气体的流通换热，而且可以通过保温材料起到更好的保温效果。 

另外，上述各实施方式中，上下通风口的控制，即打开或关闭可以是简单机械手动控制，通过转动转轮来实现不同的空气流通途径；也可以是计算机的智能化控制，比如当本发明的全气候节能呼吸窗适用于大型公共建筑时，此时，需要室内外的环境温度感测器，连接窗户开启装置如启动装置等即可实现窗户的智能控制。 

本发明利用多种灵活设计的玻璃空腔管路设计，充分利用太阳能、风能、天空冷辐射和室内外温差等自然条件所产生的浮力和沉降作用，有效被动地调节建筑室内环境，大大减少对于主动式空调和风机系统的需求。密闭式的玻璃空腔流动设计可以减少环境噪声和污染对室内环境的影响，并使得超高层建筑的开窗通风真正成为可能。其中，对于内外及上下玻璃的选材均做优化设计(比如透光率和反射率等)，玻璃间距和窗户开口也均有优化计算获得。这些参数均可以随建筑设计要求和地理环境条件做个性化调整和优化。 

本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。 

Claims (4)

1.一种具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，其特征在于，所述全气候节能呼吸窗包括上通风口、下通风口以及上通风口与下通风口之间的窗体；所述窗体为中空构造，所述上通风口和下通风口通过通风口控制结构控制空气的流通路径；所述的通风口控制结构包括外壳、内部转轴、侧盖以及转轮，所述内部转轴置于外壳内部，通过侧盖与外壳固定，所述转轮与内部转轴相连，通过转轮控制转轴打开的状态以实现控制空气流通路径的目的。

2.如权利要求1所述的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，其特征在于，所述窗体为双层或多层中空玻璃制成的窗户。

3.如权利要求1所述的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，其特征在于，所述全气候节能呼吸窗还包括反光部件，其可以通过在轻型木质或金属框架内设置反光保温材料制成并通过支架固定在全气候节能呼吸窗的上通风口部与中部窗体之间，以达到反光遮阳的作用。

4.如权利要求1所述的具有通风口控制结构的全气候节能呼吸窗，其特征在于，所述的全气候节能呼吸窗还包括感测室内外的温度感测器以及根据感测的温度来自动控制空气流通路径的开启或关闭的启动装置。

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