CN107435482A - 一种智能温控窗户系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能温控窗户系统，涉及温控技术领域，降低现有温控窗户系统的能耗，完善温室结构布局设计不合理的现状，对温室墙体构造进行改进，以提高节能的效率。本发明的主要技术方案为：一种智能温控窗户系统，应用于温室，该温室具有双层墙体，包括温控窗户、温控系统和电机模块。本发明主要用于对室内进行保温、降温和通风。
Description
技术领域
本发明涉及温控系统，具体涉及一种智能温控窗户系统。
背景技术
窗户是一种人们日常生活最常使用的生活用具，它广泛使用在人们的家居之中，它起到了保护房屋、调节气温等各种功能，而通常窗户的功能都比较单一，不能对室内温度进行调节。
中国专利申请CN200710047671.3公开了一种调温窗户，在窗体的一侧上设有加温装置，另一侧设有制冷装置，可根据实际情况进行加温和制冷，自动地进行室内温度的调节。中国专利申请CN201120418283.3公开了一种自动调节温度玻璃，温度感应器通过导线与电热丝连接，电热丝夹在两层玻璃之间，温度感应器通过温度的高低来控制电热丝，当屋外的温度低于室内温度很大时，温度感应器就会通过导线启动电热丝来去掉玻璃上的霜，并且可以保持室内温度，使用方便。
上述设计，都需要制冷或加热设备，因此在需要调节温度进行制冷或加热时能耗较大，另外当前温室的保温隔热效果较差，造成不必要的热损失；为实现可持续发展战略，如何利用自然保温隔热原理，对温室墙体构造进行改进，以提高节能的效率，这是值得研究的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种智能温控窗户系统，主要目的是针对实现温室的恒温操作能耗大、结构布局设计不合理等缺点，对温室墙体构造进行改进，以提高节能的效率。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
本发明提供了一种智能温控窗户系统，应用于温室，该温室具有双层墙体，其特征在于，所述系统包括：温控窗户、温控系统和电机模块；该温控窗户设置于温室的外墙上，在水平方向间隔设置多扇温控窗户，并利用传送杆进行连接；温控系统包括检测室内温度模块和检测窗户状态模块，检测室内温度模块包括温度传感器，所述温度传感器每隔一定距离悬吊在温室顶部；电机模块安装于双层墙体间，每三个温控窗户使用传送杆连接于一个电机，实现电机的局部集中控制；将温室检测到的平均温度与预设温度进行对比，当检测到的室内温度值高于预设温度的上限时，控制温控窗户自动打开，利用空气对流原理使温室内热量从墙体间隙通过烟囱效应排出到户外，从而实现温室的自然降温；当检测到的室内温度值低于预设温度的下限时，控制温控窗户自动关闭，实现温室的保温。
优选地，温控窗户为双层半圆形封闭的玻璃窗户，通过转轴重叠在一起，通过旋转实现窗户启闭及启闭程度。
优选地，温控窗户为旋转型双层半圆形封闭的玻璃窗户。
优选地，温控窗户为半圆形玻璃隔板，旋转半圆形玻璃隔板实现窗户的启闭。
优选地，检测窗户状态模块使用微动开关检测温控窗户是否关闭，在温控窗户关闭时微动开关会自动闭合，通过单片机来检测开关状态从而判断温控窗户的状态。
优选地，检测窗户状态模块通过电机电流大小判断温控窗户的状态，电机正常工作时电流较小，当窗户完全关闭或完全开启时电流会增大，用单片机检测电流大小来判断温控窗户的状态。
优选地，该智能温控窗户系统，还可应用于各类农业建筑物或双层幕墙的保温、降温和通风构造设施的设计。
本发明具有如下有效效果：
1)利用智能温控窗户来代替传统的推拉窗户，既可方便实现温室温控的智能化，又可大大节约温室的占地空间。
2)智能温控窗户的形状和设计较为独特，外形美观，通过窗户的启闭程度来保证温室的恒温，解决目前传统温室的恒温操作能耗大的缺点；具有透光率高、寿命长、能耗低等优点。
3)借助“烟囱”效应和空气对流原理，达到温室明显的降温效果，实现温室的自然降温和节能环保。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种具有智能温控窗户系统的温室模型图；
图2为本发明实施例提供的一种内外玻璃墙体窗户关闭时气流流向原理图；
图3为本发明实施例提供的一种内外玻璃墙体窗户开启时气流流向原理图；
图4为本发明实施例提供的一种温控窗户的上窗截面图；
图5为本发明实施例提供的一种温控窗户的下窗截面图；
图6为本发明实施例提供的一种温控窗户的预留孔洞截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种具有智能温控窗户2系统，应用于温室，该温室具有双层墙体1，系统包括：温控窗户2、温控系统和电机模块；该温控窗户2设置于温室的外墙上，在水平方向间隔设置多扇温控窗户2，并利用传送杆进行连接；温控系统包括检测室内温度模块和检测窗户状态模块，检测室内温度模块包括温度传感器，温度传感器每隔一定距离悬吊在温室顶部；电机模块安装于双层墙体1间，每三个温控窗户2使用传送杆连接于一个电机，实现电机的局部集中控制；将温室检测到的平均温度与预设温度进行对比，当检测到的室内温度值高于预设温度的上限时，控制温控窗户2自动打开，利用空气对流原理使温室内热量从墙体间隙通过烟囱效应排出到户外，从而实现温室的自然降温；当检测到的室内温度值低于预设温度的下限时，控制温控窗户2自动关闭，实现温室的保温。本模型为单跨单层温室，模型外观采用玻璃与钢结构，具体长度*跨度*高度＝60000mm*20000mm*4800mm，屋架坡度为1/10，南、北墙采用双层玻璃墙，内、外墙间隔为450mm；北墙内墙窗户位置设置湿帘，南墙内墙距离地面900mm位置设置普通推拉窗户，南、北墙外墙在垂直方向的上、下部位拟设计智能温控窗户2，在水平方向每隔3米布置智能温控窗户2；在双层屋面间也设置智能温控窗户2，并沿温室的四周布置，实现双层屋面间的降温和保温。该温室是以单片机作为主控芯片，通过温度传感器对户内温度进行采集与处理，实现窗户的智能化控制，然后通过ADC模数信号转换部分将其转化为数字信号，交给单片机系统进行分析处理，使其测量的温度值以直观的数值在液晶屏上显示，并将输入的数值信息与设定的温度值范围进行对比分析，确定数值是否在正常范围之内，然后系统决定是否要自动化启闭窗户或控制启闭窗户程度，当测量到的户内温度值高于设定温度上限时，温控窗户2一直处于开启状态，实现温室的降温；反之，则实现自动化关窗，实现温室的保温。
模拟中使用ANSYS WORKBENCH界面中的CFD模块进行求解，采用流体力学中湍流模型和太阳加载模型对温室的通风问题进行分析求解，总共迭代两次，每次迭代1000次，第一次用太阳模型加载，第二次用辐射模型加载。本次建模考虑在夏季正常天气下典型的辐射负荷量，基于压力求解器进行稳态求解，流动的主要部分受自然对流驱动，所以要考虑重力加速度。将来风面设置为velocity-inlet(速度进口)，与来风面相对的面设置为pressure-outlet(压力出口)边界条件。空气对流选择湍流模型，太阳辐射中的长波和短波辐射各分为50％。天气情况设置为夏季中午的晴朗天气条件，太阳荷载为53.5摄氏度，计算太阳荷载用漫射和直射部分，当对漫射辐射选择太阳计算器选项后，地面的反射将被加入到背景总的漫射辐射中，地面反射量取决于其反射率，反射率设置为0.2是合理的。自然对流问题本质上是不稳定的，在开始时使用一阶迎风离散格式进行求解，为了能够保证在问题适当稳定时可以提供最佳的收敛速率，采用初始的默认松弛因子求解。
如图2所示，图2为内外玻璃墙体窗户关闭时气流流向原理图，此时检测到的室内温度值低于预设温度的下限，控制温控窗户2自动关闭，实现温室的保温。
如图3所示，图3为内玻璃墙体窗户开启时气流流向原理图，此时检测到的室内温度值高于预设温度的上限，控制温控窗户2自动打开，利用“烟囱”效应和空气对流原理使温室内热量排出户外，从而实现温室的自然降温。
根据ANSYS有限元软件建立的模型及模拟数据分析可知：外层玻璃墙体温度较高，内层玻璃墙体温度较低，最顶层屋面板温度也较高，但是由于双层屋面板和智能温控窗户2的存在，所以整栋温室内部温度就会很大程度的减低且通风效果很好，由于热量从窗口流出，所以窗口温度稍微偏高，但是不影响整体效果。
如图4、图5和图6所示，图4为温控窗户2的上窗截面图；图5为温控窗户2的下窗截面图；图6为温控窗户2的预留孔洞截面图，温控窗户2装置主要设计其形状和规格，设计能自动控制不同启闭程度的新型窗户，通过传送杆与多个温控窗户2连接，并使用电机带动窗户上转轴的转动来控制局部温控窗户2的状态。预留孔洞的边缘使用用橡胶条，当旋转智能温控窗户2使其关闭时，必须保证与预留孔洞密闭接触，实现室内保温。
与使用人工机械降温和保温传统温室对比，智能温控系统每天可省电285kw.h/d.m2；可节省2.375元/d.m2，同时减排碳粉尘0.646kg/d.m2、二氧化碳2.37kg/d.m2、二氧化硫0.07kg/d.m2和氮氧化物0.04kg/d.m2，因此，具有较好的节能减排效果。
本发明的智能温控窗户2为双层半圆形封闭的玻璃窗户且通过转轴重叠在一起，可以通过旋转可实现窗户启闭及启闭程度，通过传送杆与多个温控窗户2连接，并使用电机带动窗户上转轴的转动来控制局部温控窗户2的状态；利用智能温控窗户2来代替传统的推拉窗户，既可方便实现温控的智能化，又可大大节约温室的占地空间；智能温控窗户2的形状和设计较为独特，外形美观，通过窗户的启闭程度来保证温室的恒温，解决目前传统温室的恒温操作能耗大的缺点，具有透光率高、寿命长、能耗低等优点；借助“烟囱”效应和空气对流原理，达到温室明显的降温效果，实现温室的自然降温和节能环保。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种智能温控窗户系统，应用于温室，该温室具有双层墙体，其特征在于，所述系统包括：温控窗户、温控系统和电机模块；该温控窗户设置于温室的外墙上，在水平方向间隔设置多扇温控窗户，并利用传送杆进行连接；温控系统包括检测室内温度模块和检测窗户状态模块，检测室内温度模块包括温度传感器，所述温度传感器每隔一定距离悬吊在温室顶部；电机模块安装于双层墙体之间，每三个温控窗户使用传送杆连接于一个电机，实现电机的局部集中控制；将温室检测到的平均温度与预设温度进行对比，当检测到的室内温度值高于预设温度的上限时，控制温控窗户自动打开，利用空气对流原理使温室内热量从墙体间隙通过烟囱效应排出到户外，从而实现温室的自然降温；当检测到的室内温度值低于预设温度的下限时，控制温控窗户自动关闭，实现温室的保温。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，温控窗户为双层半圆形封闭的玻璃窗户。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，温控窗户为旋转型双层半圆形封闭的玻璃窗户，双层半圆形封闭的玻璃窗户是通过转轴重叠在一起，通过旋转可实现窗户启闭及启闭程度。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，温控窗户为半圆形玻璃隔板，旋转半圆形玻璃隔板实现窗户的启闭及启闭程度。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，检测窗户状态模块使用微动开关检测温控窗户是否关闭，在温控窗户关闭时微动开关会自动闭合，通过单片机来检测开关状态从而判断温控窗户的状态。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，检测窗户状态模块通过电机电流大小判断温控窗户的状态，电机正常工作时电流较小，当窗户完全关闭或完全开启时电流会增大，用单片机检测电流大小来判断温控窗户的状态。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该智能温控窗户系统，还可应用于各类农业建筑物或双层幕墙的保温、降温和通风构造设施的设计。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171205 |
|
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