CN105298331B - 一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，具有中央控制单元、吸能组件、储能转换模块、驱动机构、对外供电插件及感测系统。可根据空气质量等外部环境自动调节双层窗的开合程度，实现了自动化，符合智能家居的需求，其中柔性太阳能薄膜设置于双层玻璃的中空部，易于封固和保护，使用寿命长，且太阳能薄膜可卷绕，在保证能量供给的同时实现透光最大化，同时充分利用太阳能这一巨量能源，实现能源的节约利用、清洁利用，且可以对外供电，实现能源的充分利用、高效利用，提高能源的利用效率。

Description

一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗

技术领域

本发明涉及一种节能环保窗户，尤其是一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗。

背景技术

由于全球性能源危机，世界各国越来越重视可再生能源的利用与研究。随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。

太阳能是地球上最直接、最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种巨量可再生能源，以不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的推广应用。

另一方面，现代建筑中采用大量双层玻璃窗结构，以实现更好的隔音、隔热效果。但现有的双层玻璃窗均需要手动开闭，无法根据外界环境的变化实现自动控制，尤其没有可利用设置在双层玻璃内部的柔性太阳能薄膜提供能量的自动装置。

发明内容

本发明提出了一种利用太阳能实现自动控制的节能双层窗，本发明提供的技术方案如下：

一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，该节能双层窗包括内、外双层玻璃和组合内、外双层玻璃的框架体，内、外双层玻璃之间具有中空部，

该节能双层窗具有中央控制单元、吸能组件、储能转换模块、驱动机构、对外供电插件及感测系统；

中央控制单元包括从感测系统读取外部信息加以分析处理并对驱动机构发出指令的微处理单元；

驱动机构包括一双头电机、上同步带轮、下同步带轮、同步带、减速器、转轴及轴承，其中，上同步带轮设置于框架体的左竖框架上部，下同步带轮位于框架体的左竖框架下部，上同步带轮的轴线和下同步带轮的轴线平行设置，上同步带轮和下同步带轮间张紧有同步带，一轴承设置于框架体的右竖框架上部，轴承与上同步带轮处于同一高度，上同步带轮通过键与一转轴的一端连接，转轴的另一端通过所述轴承支承，下同步带轮通过减速器与双头电机的第一输出轴连接；

吸能组件设置于中空部，包括一可卷绕的柔性太阳能薄膜，柔性太阳能薄膜可卷绕于转轴，柔性太阳能薄膜以聚丙烯与聚苯乙烯的聚合物、聚酯膜或聚酰亚胺作衬底，其上沉积碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜或富勒烯膜，封装总厚度为102μm，当卷绕至最高点时，柔性太阳能薄膜下沿距转轴的距离为5-22cm；

储能转换模块包括与柔性太阳能薄膜引线连接的光伏控制器，光伏控制器连接蓄电池，双头电机通过逆变器连接于储能转换模块；

感测系统包括感测室外湿度的湿敏元件、感测室外风力的风速传感器、感测微小颗粒的粉尘传感器和感测光线明暗的光敏电阻；

对外供电插件设置于内层玻璃，其与储能转换模块连接；

吸能组件中的柔性太阳能薄膜可向上卷绕或向下释放伸展，柔性太阳能薄膜吸收太阳光后产生直流电，通过光伏控制器储存于蓄电池，感测系统从外部获取信息并传递给中央控制单元，中央控制单元进行分析处理后，令驱动机构中的双头电机的第一输出轴提供动力驱动柔性太阳能薄膜卷绕或伸展。

另外，该节能双层窗的驱动机构还包括控制双层窗开合的开合驱动组件，其为气压或液压机构，双头电机的第二输出轴提供动力驱动控制双层窗开合的开合驱动组件。

另外，柔性太阳能薄膜可卷绕于转轴，当卷绕至最高点时，其下沿距转轴的距离为12cm。

作为另一种优选，柔性太阳能薄膜还可以用96 μm厚的不锈钢作衬底，其上贴附碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜或富勒烯膜。

优选地，柔性太阳能薄膜呈现透明状或半透明状。

优选地，逆变器为逆变/充电一体机。

优选地，湿敏元件为微型氧化铝湿度计。

通过上述结构，本发明具有如下有益效果：

1、利用柔性太阳能薄膜吸收太阳能，充分利用太阳能这一巨量能源，实现新能源及可再生能源的利用。

2、柔性太阳能薄膜设置于双层玻璃的中空部，对太阳能薄膜具有较好的保护和封固作用，使用寿命长，且太阳能薄膜可卷绕，可在保证能量供给的同时实现透光最大化。

3、可根据空气质量、光线、风力、湿度、温度等外部条件自动调节双层窗的开合程度，实现了自动化，使用方便，符合智能家居的需求。

4、在不需要外加电源即可实现自动化之外，多余的能源还可以对外供电，以更进一步的实现能源的充分利用、高效利用，提高能源的利用效率。

附图说明

图1为本发明所述双层窗的一优选实施例的示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文结合附图和优选的实施例对本发明的原理及作用方式做进一步说明。

如附图1所示，本发明的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗包括内层玻璃1、外层玻璃2和组合内、外双层玻璃的框架体3，内、外双层玻璃之间具有中空部，该节能双层窗具有位于框架体3底部的中央控制单元4、储能转换模块5及感测系统6，还包括吸能组件及驱动机构，各组件均设计为微型结构。

中央控制单元4包括从感测系统读取外部信息加以分析处理并对驱动机构发出指令的微处理单元，同时微处理单元还控制中空窗不同开合状态的转换，满足了节能双层窗在不同外部环境下的稳定运行与准确切换的要求。驱动机构包括一双头电机7、上同步带轮81、下同步带轮82、同步带8、减速器、转轴9及轴承83，其中，上同步带轮81设置于框架体3的左竖框架上部，下同步带轮82位于框架体3的左竖框架下部，上同步带轮81的轴线和下同步带轮82的轴线平行设置，上同步带轮81和下同步带轮82间张紧有同步带8，一轴承83设置于框架体3的右竖框架上部，轴承83与上同步带轮81处于同一高度，上同步带轮81与一转轴9的一端键连接，转轴9的另一端通过所述轴承83支承，下同步带轮82通过减速器与双头电机7的第一输出轴连接。

吸能组件设置于中空部，包括一可卷绕的柔性太阳能薄膜10，柔性太阳能薄膜10可卷绕于转轴9，柔性太阳能薄膜10以聚酰亚胺作衬底，其上沉积富勒烯膜，封装总厚度为90-102μm。

对外供电插件11设置于内层玻璃1，其与储能转换模块5连接，由于双层窗自动开合的频率有限，因此一般情况下，吸能模块吸收太阳光后所产生的电能都会有较多的余量，当然这可以通过缩减柔性太阳能薄膜的尺寸加以调节，但作为一种节能环保的智能产品，本发明更优选地是通过储能转换模块5将多余的电能转换为交流电，以供外部使用，故优选设置一对外供电插件11于内层玻璃1，室内使用者可利用该对外供电插件11给如手机、笔记本电脑等通讯设备充电。

作为另外的实施例，柔性太阳能薄膜以聚丙烯与聚苯乙烯的聚合物或聚酯膜作衬底，其上沉积碲化镉薄膜或铜铟镓硒薄膜，封装总厚度为90-102μm。

作为再一种实施例，柔性太阳能薄膜还可以用96μm厚的不锈钢作衬底，其上贴附碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜或富勒烯膜。

储能转换模块包括与柔性太阳能薄膜引线101连接的光伏控制器，控制器连接蓄电池，双头电机7通过逆变/充电一体机连接于储能转换模块。

感测系统6包括感测室外湿度的湿敏元件，当室外出现降水时，空气中的水汽含量较大，此时元件的电阻率和电阻值都发生变化，测量信号以电参量的形式输出至中央控制单元，由中央控制单元发出信号关闭双层窗，以防止雨水飘入室内，本实施例优选采用微型氧化铝湿度计。

感测系统6还包括感测室外风力的风速传感器，风速传感器可监测室外风速、风量大小，当室外风力较强时，相关的测量信号被输出至中央控制单元，由中央控制单元发出信号关闭双层窗，以防止大风裹挟着沙尘进入室内。

作为更精确的防尘设置，本实施例的感测系统6还包括感测微小颗粒的PM2.5粉尘传感器，空气吹进进风口后，具有相对较大重量及较低惯性的粉尘乃至PM2.5会上浮，可用传感器检测到并输出相关信号。

感测系统6还包括感测光线明暗的光敏电阻，当夜色渐深室外光线变暗时，光敏电阻得到的相关的测量信号被输送至中央控制单元，由中央控制单元发出信号关闭双层窗，以防室外寒气进入室内。

吸能组件中的柔性太阳能薄膜10可向上卷绕或向下释放伸展，柔性太阳能薄膜吸收太阳光后产生的能量通过控制器储存于蓄电池，感测系统6从外部获取信息并传递给中央控制单元4，中央控制单元4进行分析处理，传递指令至驱动机构中的双头电机7，双头电机7的第一输出轴提供动力驱动柔性太阳能薄膜10。

柔性太阳能薄膜可卷绕于转轴，当卷绕至最高点时，其下沿102距转轴的距离最小为5cm，最大为22cm，本实施例中优选为12cm。这样设置的目的是保证即便实施了卷绕，仍有一定面积的柔性太阳能薄膜可吸收太阳能，并转化为一定的电能储备于蓄电池中备用。本实施例中，柔性太阳能薄膜10呈半透明状。

双头电机可嵌入框架体3底部，令双头电机的第二输出轴为控制双层窗开合的开合驱动组件提供动力，开合驱动组件包括一摇杆12、一摆杆13，摆杆13的一端与摇杆12铰接，摆杆13的另一端与框架体3底部枢接，通过摇杆向内或向外平动带动摆杆在水平面内进行两自由度的旋转，进而带动双层窗开合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，该节能双层窗包括内、外双层玻璃和组合内、外双层玻璃的框架体，内、外双层玻璃之间具有中空部，其特征在于：

该节能双层窗具有中央控制单元、吸能组件、储能转换模块、驱动机构、对外供电插件及感测系统；

中央控制单元包括从感测系统读取外部信息加以分析处理并对驱动机构发出指令的微处理单元；

驱动机构包括一双头电机、上同步带轮、下同步带轮、同步带、减速器、转轴及轴承，其中，上同步带轮设置于框架体的左竖框架上部，下同步带轮位于框架体的左竖框架下部，上同步带轮的轴线和下同步带轮的轴线平行设置，上同步带轮和下同步带轮间张紧有同步带，一轴承设置于框架体的右竖框架上部，轴承与上同步带轮处于同一高度，上同步带轮通过键与一转轴的一端连接，转轴的另一端通过所述轴承支承，下同步带轮通过减速器与双头电机的第一输出轴连接；

吸能组件设置于中空部，包括一可卷绕的柔性太阳能薄膜，柔性太阳能薄膜可卷绕于转轴，柔性太阳能薄膜以聚丙烯与聚苯乙烯的聚合物作衬底、以聚酯膜作衬底或以聚酰亚胺作衬底，其上沉积碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜或富勒烯膜，封装总厚度为102μm，当卷绕至最高点时，柔性太阳能薄膜下沿距转轴的距离为5-22cm；

储能转换模块包括与柔性太阳能薄膜引线连接的光伏控制器，光伏控制器连接蓄电池，双头电机通过逆变器连接于储能转换模块；

感测系统包括感测室外湿度的湿敏元件、感测室外风力的风速传感器、感测微小颗粒的粉尘传感器和感测光线明暗的光敏电阻；

对外供电插件设置于内层玻璃，其与储能转换模块连接；

吸能组件中的柔性太阳能薄膜可向上卷绕或向下释放伸展，柔性太阳能薄膜吸收太阳光后产生直流电，经光伏控制器储存于蓄电池，感测系统从外部获取信息并传递给中央控制单元，中央控制单元进行分析处理后，令驱动机构中的双头电机的第一输出轴提供动力驱动柔性太阳能薄膜卷绕或伸展。

2.如权利要求1所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，该节能双层窗的驱动机构还包括控制双层窗开合的开合驱动组件，其为气压或液压机构，双头电机的第二输出轴提供动力驱动控制双层窗开合的开合驱动组件。

3.如权利要求1或2所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，柔性太阳能薄膜可卷绕于转轴，当卷绕至最高点时，其下沿距转轴的距离为12cm。

4.如权利要求1或2所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，柔性太阳能薄膜以96μm厚的不锈钢作衬底，其上贴附碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜或富勒烯膜。

5.如权利要求1或2所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，柔性太阳能薄膜呈现透明状或半透明状。

6.如权利要求1或2所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，逆变器为逆变/充电一体机。

7.如权利要求1或2所述的中间具有柔性太阳能薄膜的节能双层窗，其特征在于，湿敏元件为微型氧化铝湿度计。