CN105041136A - 一种带相变材料的双夹层玻璃窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带相变材料的双夹层玻璃窗，主要解决夏热冬冷地区玻璃窗夏季太阳辐射得热量大和冬季散热损失严重的问题；该双夹层玻璃窗包括内层窗和外层窗，内层窗与外层窗之间形成一个密闭的空气夹层(5)；内层窗为一层透明玻璃(1)，外层窗由内测透明玻璃(2)、外侧透明玻璃(3)和相变材料(4)组成，内测透明玻璃(2)、外侧透明玻璃(3)和金属板材(6)粘合形成一个空腔，在空腔内部填充有相变材料(4)，构成含相变材料的夹层玻璃。该双夹层窗玻璃窗能很好地兼顾夏热冬冷地区围护结构夏季防晒冬季保温的要求，同时还能起到很好隔音效果，是一种高效、节能、降噪的新型玻璃窗结构。

Description

一种带相变材料的双夹层玻璃窗

技术领域

本发明涉及一种应用于建筑领域中的隔热、保温、遮阳、降噪的双夹层玻璃窗，具体而言，涉及一种带相变材料夹层和空气夹层的双夹层玻璃窗结构，属于建筑围护结构节能领域。

背景技术

随着能源消耗的逐年增加，世界能源总量不断减少，能源问题日益显现，能源的大量使用对环境的破坏作用，使人们越发重视节能减排目标的完成。据统计，2012年建筑能耗占到社会总能耗的27.5％，而对于夏热冬冷地区而言，围护结构耗能量约占到建筑物总耗能量的60％～80％，而窗户耗能量约占到围护结构耗能量的50％～70％。窗户热工性能的改善对建筑节能具有重要意义。近年来，相变材料在建筑围护结构中的应用研究越来越广泛，利用相变材料的相变潜能来贮存热量，从而提高建筑围护结构的热容，改善室内的热环境，减少空调和采暖能耗。相变材料与建筑外窗合理地结合对减小玻璃窗的太阳辐射得热量，提高室内热环境品质，减小室内空调及采暖能耗具有重要作用。

建筑外窗的耗能量在建筑能耗中占有较大比重，减少建筑外窗的耗能量，尤其是减少建筑外窗夏季的太阳辐射得热量及冬季玻璃窗的散热损失，对减小建筑能耗实现节能减排目标具有重要意义。利用相变材料的储能作用，来提高建筑围护结构的热容，减小建筑外窗夏季的太阳辐射得热量，利用空气夹层和外层窗的保温性能减少冬季的散热损失，利用外层窗对噪音的吸收和阻挡来降低室外噪音的影响，从而实现玻璃窗隔热、保温、遮阳、降噪性能的全面提升。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种带相变材料的双夹层玻璃窗，该新型玻璃窗利用相变材料吸收并储存太阳辐射的热量，并将这部分热量以潜能的形式暂时储存起来，减小玻璃窗夏季的太阳辐射得热量，减小夏季空调能耗，夜晚时可以打开外窗，充分散去白天储存的热量，夏季还可以利用相变夹层起到一定的遮阳效果；冬季太阳辐射强烈时，打开外层窗增加太阳辐射得热量以及采光量，太阳辐射较弱时，关闭外层窗利用空气夹层和外层窗的保温性能减少玻璃窗的热量散失；利用双夹层窗的结构及相变材料层对噪音的吸收和阻挡，可以提高玻璃窗的降噪性能。

技术方案：本发明的一种带相变材料的双夹层玻璃窗包括内层窗和外层窗，内层窗与外层窗之间形成一个密闭的空气夹层；内层窗为一层透明玻璃，外层窗由内侧透明玻璃、外侧透明玻璃和相变材料组成，内侧透明玻璃、外侧透明玻璃和金属板材粘合形成一个空腔，在空腔内部填充有相变材料，构成含相变材料的夹层玻璃。

内层窗以透明玻璃上方水平线为轴，采用向室内翻转的方式来进行打开和闭合操作；外层窗由两扇含相变材料的夹层玻璃组成，外层窗分别以内侧透明玻璃、外侧透明玻璃两侧外竖直线为轴，采用对开门的方式来进行打开和闭合操作。

所述的外层窗中填充的相变材料是有机类石蜡相变材料、无机类相变材料或进行改性后的相变材料，相变材料的相变温度在30℃左右，利用相变材料来暂时贮存太阳辐射热量，减小玻璃窗的夏季太阳辐射得热量。

双夹层玻璃窗中使用的玻璃是普通透明玻璃、Low-E玻璃或有色玻璃。

有益效果：该双夹层窗可以减小玻璃窗夏季太阳辐射得热量，降低夏季空调能耗。利用相变材料吸收并储存太阳辐射热量，减少透过玻璃窗的太阳辐射量，减小室内空调负荷，从而降低夏季空调能耗。利用相变材料的调节温度波动的特性，可以降低玻璃窗内壁面温度，减小玻璃窗内壁面温度的波动程度，提高室内环境的热舒适性，可以在一定程度上降低电网峰值负荷，起到电力“削峰填谷”作用。同时，夏季可以利用相变材料层起到一定的遮阳效果。

冬季太阳辐射强烈时，通过打开外层窗来增加玻璃窗的太阳辐射得热量，太阳辐射较弱时，通过关闭外层窗利用内外层窗之间的空气夹层和外层窗的热阻来减少玻璃窗的散热损失，充分利用太阳能并通过提高玻璃窗的保温性能来减少玻璃窗的散热损失，从而降低室内供暖能耗。

该玻璃兼顾了围护结构夏季防晒和冬季保温的要求，使得该玻璃窗结构的全年节能效果更加明显，该双夹层玻璃窗的节能性明显优于只考虑夏季防晒或冬季保温的节能窗的性能。

利用双夹层窗中的相变材料、空气和三层玻璃对噪声的吸收和阻挡，可以明显提高玻璃窗的降噪性能，可以营造出安静的室内环境。

附图说明

图1为本发明闭合状态的结构示意图，

图2为本发明外层窗打开状态的结构示意图，

图3为本发明的内表面示意图，

图4为本发明内层窗打开状态的结构示意图，

图5为本发明的剖面图。

图中有：透明玻璃1，内侧透明玻璃2，外侧透明玻璃3，相变材料4，空气夹层5，金属板材6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

附图1～4给出了新型带相变材料的双夹层玻璃窗的结构示意图。该新型带相变材料的双夹层玻璃窗由透明玻璃、相变材料、窗户合页和粘接有密封材料的金属板材等组成。

按照如下方法制作出该新型带相变材料的双夹层玻璃窗。内侧透明玻璃2和外侧透明玻璃3与金属板材通过粘结剂粘结，形成一个带空腔的玻璃结构，向玻璃空腔中填充相变温度在30℃左右的相变材料4，填充后进行密封制成相变玻璃窗，将制作好的两扇相变玻璃窗通过侧边竖直方向的合页固定在窗框上，外层相变玻璃窗通过对开的方式进行打开和闭合操作，内层玻璃窗为整块透明玻璃1通过其上方水平方向的合页固定在窗框上，内层窗通过向室内翻转的方式进行打开和闭合操作，内层窗和外层窗与粘接有密封材料的金属板材6可以密封形成一个空气夹层5。

此外，在上述方案中可以作如下改变：根据相变材料的性质选择不同相变温度的相变材料复合后使用或选用改性后的相变材料；透明玻璃也可换为Low-E玻璃、有色玻璃等；内层窗和外层窗的打开和闭合的方式也可进行相应的改变，如内层窗可以采用推拉窗形式打开或闭合，外层窗也可采用上侧固定向外翻转的形式打开或闭合；金属板材也可换为塑料或木制板材等。

夏季白天太阳辐射强烈且时，太阳光照在玻璃窗上，太阳辐射中红外辐射部分、近红外辐射部分及部分可见光被相变材料吸收并以潜热的形式储存起来，阻止了这部分热量直接进入室内，减小了玻璃窗的太阳辐射得热量，从而减小室内的空调负荷，同时，相变材料层在一定程度上起到了遮阳效果。夜间可以打开外层窗，让外层窗与室外空气进行充分的对流换热，使外层窗中相变材料贮存的热量得到释放，利用室外空气带走外层窗中相变材料贮存的热量。当白天太阳辐射较弱时，可以打开外层窗，增加玻璃窗的透光性。

冬季白天太阳辐射强烈时，打开外层窗，让太阳辐射尽可能多地透过玻璃窗，增加玻璃窗的太阳辐射得热量，从而降低室内供暖能耗。当太阳辐射较弱时，可以关闭外层窗，形成一个密闭的空气夹层，利用空气层和外层窗增大玻璃窗的热阻来减少玻璃窗的散热损失，从而降低室内供暖能耗。

该玻璃窗在夏季主要起到遮阳隔热的作用，利用相变材料吸收并暂时贮存太阳辐射热量，减少玻璃窗的太阳辐射得热量，从而降低室内空调能耗，同时，相变材料层起到一定的遮阳效果。在冬季该玻璃窗主要起到保温的作用，既能在太阳辐射较强烈时充分利用太阳辐射得热，又能在太阳辐射较弱时利用空气夹层和外层窗来增加窗户的传热热阻，从而减少玻璃窗的散热损失，降低室内供暖能耗。该玻璃窗还能利用相变材料、空气和玻璃对噪声的吸收和阻挡来提高玻璃窗的降噪性能。该玻璃窗具有上述一系列优良的性能，是一种高效、节能、降噪的新型玻璃窗结构。在热工设计要求为“必须满足夏季防热要求，兼顾冬季保温”的夏热冬冷地区，该玻璃窗结构能很好地兼顾夏季防热和冬季保温的要求，提高了室内的热舒适性。因此，该玻璃窗在夏热冬冷地区具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种带相变材料的双夹层玻璃窗，其特征在于：该双夹层玻璃窗包括内层窗和外层窗，内层窗与外层窗之间形成一个密闭的空气夹层(5)；内层窗为一层透明玻璃(1)，外层窗由内侧透明玻璃(2)、外侧透明玻璃(3)和相变材料(4)组成，内侧透明玻璃(2)、外侧透明玻璃(3)和金属板材(6)粘合形成一个空腔，在空腔内部填充有相变材料(4)，构成含相变材料的夹层玻璃。

2.根据权利要求1所述的一种带相变材料的双夹层玻璃窗，其特征在于：内层窗以透明玻璃(1)上方水平线为轴，采用向室内翻转的方式来进行打开和闭合操作；外层窗由两扇含相变材料的夹层玻璃组成，外层窗分别以内侧透明玻璃(2)、外侧透明玻璃(3)两侧外竖直线为轴，采用对开门的方式来进行打开和闭合操作。

3.根据权利要求1所述的一种带相变材料的双夹层玻璃窗，其特征在于：所述的外层窗中填充的相变材料是有机类石蜡相变材料、无机类相变材料或进行改性后的相变材料，相变材料的相变温度在30℃左右，利用相变材料来暂时贮存太阳辐射热量，减小玻璃窗的夏季太阳辐射得热量。

4.根据权利要求1所述的一种带相变材料的双夹层玻璃窗，其特征在于：双夹层玻璃窗中使用的玻璃是普通透明玻璃、Low-E玻璃或有色玻璃。