CN108952488A - 一种智能温控节能玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能节能玻璃，包括三层中空玻璃、上通风结构和下通风结构，所述三层中空玻璃包括外层玻璃、中层玻璃、内层玻璃、第一空腔和第二空腔，所述上通风结构能将室外与第一空腔连通，所述下通风结构能将室外与第一空腔连通，所述智能节能玻璃还包括VO2温控膜、制冷制热装置、第一风扇、第二风扇和控制装置；所述制冷制热装置包括分流隔板和半导体制冷片，所述半导体制冷片具有产生冷量/热量的第一变温表面和产生热量/冷量的第二变温表面；所述控制装置用于控制第一风扇、第二风扇和半导体制冷片的工作。本发明结构简单,可将半导体制冷片排出的热量或冷量用于VO2玻璃的相变，使VO2玻璃可自动调节玻璃的透光率。

Description

一种智能温控节能玻璃

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种智能温控节能玻璃。

背景技术

目前国内有较多种类的节能玻璃，其中最为成熟，应用最为广泛的是中空玻璃和

LOW-E 玻璃。中空玻璃和LOW-E 玻璃具有优异的隔热作用，但是其单向隔热功能却降低了对太阳热量的有效利用，忽视了处于室内的人体随着季节和室外温度的变化对于适宜温度的要求，中空玻璃和LOW-E 玻璃针对温度只有隔热功能，不具备调节作用。

VO2 玻璃是一种新型的智能温控节能玻璃，可根据环境温度变化对太阳能的透射、反射进行智能调节，低温时，可见光和红外线均可透过；高温时，仅可见光透过，可实现低温时自动智能调节室外热量高透进至屋内，使之升高至适宜温度；高温时智能调节以阻挡室外热量进入室内，保持适宜温度，达到冬季保温，夏季保冷的效果。

虽然VO2 玻璃具有很多优点，但在现实应用中还存在一些问题，如相变温度过高，VO2 玻璃在68°C 以下为低温态，可见光及近红外光透过率较高，且温度越低，透光率越高，在68°C 以上为高温态，VO2 发生相变，红外线呈现低透过率，且温度越高，透光率越低，可见光仍然具有较高透过率。对于68°C 以下的低温态，玻璃在一般室温下均可以满足，但对于68°C 以上的高温态，除受到阳光直射的天窗可以符合外，玻璃一般情况下难以满足，尤其是在夏季室内开启空调的情况下，玻璃的温度肯定在68°C 以上，这导致VO2 玻璃实用性较差，应用推广较为困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种智能节能玻璃，采用半导体制冷片对室内的温度进行调节，并将半导体制冷片排出的热量或冷量用于VO2 玻璃的相变，使VO2 玻璃可根据室内温度需求自动调节玻璃的透光率，有效降低了室内空调的用电能耗。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种智能节能玻璃，包括三层中空玻璃、上通风结构和下通风结构，所述三层中空玻璃包括外层玻璃、中层玻璃、内层玻璃、第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的上端设有第二上通风口，下端设有第二下通风口，所述上通风结构设置在三层中空玻璃上部，能将室外与第一空腔连通，所述下通风结构设置在三层中空玻璃下部，能将室外与第一空腔连通，所述下通风结构包括外空腔、内空腔和设有洞口的隔板，其室内侧设有内侧进风口和内侧出风口，所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃内侧或中层玻璃外侧的VO2温控膜、设置在所述洞口中的制冷制热装置、设置在外空腔内且出风口朝向第二下通风口的第一风扇、设置在内空腔内且出风口朝向内侧出风口的第二风扇和控制装置；所述制冷制热装置包括分流隔板和半导体制冷片，所述半导体制冷片具有产生冷量/热量的第一变温表面和产生热量/冷量的第二变温表面，所述第一变温表面位于所述内空腔内，所述第二变温表面位于所述外空腔内；所述控制装置分别与第一风扇、第二风扇、半导体制冷片连接，用于控制第一风扇、第二风扇和半导体制冷片的工作。

进一步地，所述上通风结构室外侧开设外侧出风口，底部开设与所述第二上通风口位置相对应的第一上通风口，所述下通风结构室外侧开设外侧进风口，顶部开设与所述第二下通风口位置相对应的第一下通风口。

进一步地，所述上通风结构还设有能打开和关闭所述外侧出风口的面板，所述外侧出风口处设有活性炭过滤网，所述下通风结构还设有能打开和关闭所述外侧进风口的面板，所述外侧进风口处设有活性炭过滤网。

进一步地，所述制冷制热装置还包括两个将所述分流隔板和半导体制冷片夹置于其间的热交换器。

进一步地，所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃外侧的室外温度传感器，所述室外温度传感器用于检测室外空气温度，所述控制装置与室外温度传感器连接，用于根据室外空气温度控制第一风扇、第二风扇和半导体制冷片的工作。

进一步地，所述控制装置包括第一控制模块、第一获取模块、第二获取模块、确定模块和第二控制模块；

所述第一控制模块用于控制第一风扇与第二风扇的工作，还用于控制半导体制冷片的工作模式；

所述第一获取模块用于获取室外空气温度；

所述第二获取模块用于获取半导体制冷片的工作模式；

所述确定模块用于根据预设的室外空气温度和半导体制冷片的工作模式与半导体制冷片的工作电压的对应关系确定所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压；

所述第二控制模块用于控制半导体制冷片以所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压进行工作。

本发明具有以下有益效果：

（1）采用安装在外窗上的半导体制冷片对室内的温度进行调节，并设置相应的散热系统将半导体制冷片排出的热量或冷量迅速排出室外，有效提高了半导体制冷片的制冷或制热效果；

（2）将半导体制冷片工作时排出的热量或冷量用于VO2 玻璃的相变，使VO2 玻璃可根据室内温度需求自动调节玻璃的透光率，有效降低了室内空调的用电能耗，大大促进了VO2玻璃的应用推广。

附图说明

图1是智能节能玻璃的结构示意图。

图2是下通风结构的结构示意图。

图3是制冷制热装置的结构示意图。

图4是控制装置的硬件连接示意图。

附图标记说明：1-上通风结构，2-室外温度传感器，3-内层玻璃，4-第二空腔，5-中层玻璃，6-下通风结构，7-第二风扇，8-内侧出风口，9-内侧进风口，10-外侧出风口，11-第一上通风口，12-第二上通风口，13-第一空腔，14-外层玻璃，15-VO2温控膜，16-第二下通风口，17-第一下通风口，18-第一风扇，19-制冷制热装置，20-外侧进风口，21-隔板，22-洞口，23-内空腔，24-外空腔，25-半导体制冷片，26-热交换器，27-分流隔板。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。

参见图1、图2和图3，本实施例提供了一种智能节能玻璃，包括三层中空玻璃、上通风结构1和下通风结构6，所述三层中空玻璃包括外层玻璃14、中层玻璃5、内层玻璃3、第一空腔13和第二空腔4，所述第一空腔13的上端设有第二上通风口12，下端设有第二下通风口16，所述上通风结构1设置在三层中空玻璃上部，能将室外与第一空腔13连通，所述下通风结构6设置在三层中空玻璃下部，能将室外与第一空腔13连通，即室外空气可下通风结构6进入，再经过第一空腔13、上通风结构1流出室外。

所述下通风结构6包括外空腔24、内空腔23和设有洞口22的隔板21，其室内侧设有内侧进风口9和内侧出风口8。

所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃14内侧或中层玻璃5外侧的VO2温控膜15、设置在所述洞口22中的制冷制热装置19、设置在外空腔24内且出风口朝向第二下通风口16的第一风扇18、设置在内空腔23内且出风口朝向内侧出风口8的第二风扇7和控制装置。

所述制冷制热装置19包括分流隔板27和半导体制冷片25，所述半导体制冷片25具有产生冷量/热量的第一变温表面和产生热量/冷量的第二变温表面，所述第一变温表面位于所述内空腔23内，所述第二变温表面位于所述外空腔24内。

具体地，半导体制冷片25通电时其两端形成温差，进而形成第一变温表面和第二变温表面以实现制冷和制热，当通电电压方向改变时，所述半导体制冷片的制冷方向也会改变。例如，半导体制冷片25通入正向电压，内空腔23内的第一变温表面产生冷量，外空腔24内的第二变温表面产生热量；半导体制冷片25通入反向电压，内空腔23内的第一变温表面产生热量，外空腔24内的第二变温表面产生冷量。

所述控制装置分别与第一风扇18、第二风扇7、半导体制冷片25连接，用于控制第一风扇18、第二风扇7和半导体制冷片25的工作。

具体地，第一风扇18和第二风扇7的打开与关闭可手动控制，半导体制冷片25的工作模式可通过手动控制，其中，半导体制冷片25的工作模式包括制冷模式和制热模式,半导体制冷片25在制冷模式时，内空腔23内的第一变温表面产生冷量，通过第二风扇7将该冷量传递至室内，外空腔24内的第二变温表面产生热量，通过第一风扇将该热量经VO2温控膜后排出室外，VO2温控膜受热后降低其透光率；半导体制冷片25在制热模式时，内空腔23内的第一变温表面产生热量，通过第二风扇7将该热量传递至室内，外空腔24内的第二变温表面产生冷量，通过第一风扇将该冷量经VO2温控膜后排出室外，VO2温控膜受冷后提高其透光率。

优选地，所述上通风结构1室外侧开设外侧出风口10，底部开设与所述第二上通风口12位置相对应的第一上通风口11，所述下通风结构6室外侧开设外侧进风口20，顶部开设与所述第二下通风口16位置相对应的第一下通风口17。

优选地，所述上通风结构1还设有能打开和关闭所述外侧出风口10的面板，所述外侧出风口10处设有活性炭过滤网，所述下通风结构6还设有能打开和关闭所述外侧进风口20的面板，所述外侧进风口20处设有活性炭过滤网。

为了进一步提高半导体制冷片的换热效率，所述制冷制热装置19还包括两个将所述分流隔板27和半导体制冷片25夹置于其间的热交换器26。

参见图4，在本发明的一个进一步的实施例中，所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃14外侧的室外温度传感器2，所述室外温度传感器2用于检测室外空气温度，所述控制装置与室外温度传感器2连接，用于根据室外空气温度控制第一风扇18、第二风扇7和半导体制冷片25的工作。

具体地，所述控制装置包括第一控制模块、第一获取模块、第二获取模块、确定模块、和第二控制模块。

所述第一控制模块用于控制第一风扇和第二风扇的工作，还用于控制半导体制冷片的工作模式，所述第一获取模块用于获取室外空气温度；所述第二获取模块用于获取半导体制冷片的工作模式。

所述确定模块用于根据预设的室外空气温度和半导体制冷片的工作模式与半导体制冷片的工作电压的对应关系确定所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压。

具体地，VO2 玻璃的相变温度为68°C，虽然温度越高，玻璃的透光率越低，但由于半导体制冷片的制冷能效比较低，且过高的温度不仅使半导体制冷片用电能耗过高，还会使人烫伤，在实际使用时VO2 温控膜处于一个相对较高的温度即可，如69°C；VO2 温控膜使用温度一定的情况下，半导体制冷片在用于室内制冷时，室外空气温度越高，半导体制冷片所需的工作电压越低，其制冷能耗也越低；半导体制冷片在用于室内制热时，室外空气温度越低，半导体制冷片所需的工作电压越低，其制热能耗也越低。

在本实施例中，预设的室外空气温度和半导体制冷片的工作模式与半导体制冷片的工作电压的对应关系可根据大量的试验分析得出，半导体制冷片在制冷模式下不同的室外空气温度对应不同的半导体制冷片的工作电压，制热模式下不同的室外空气温度对应不同的半导体制冷片的工作电压。

例如，室外空气温度≥35°C和半导体制冷片制冷模式对应半导体制冷片的工作电压为6 V，30≤室外空气温度<35°C和半导体制冷片制冷模式对应半导体制冷片的工作电压为9V, 室外空气温度<30°C和半导体制冷片制冷模式对应半导体制冷片的工作电压为12V。

又例如，室外空气温度≥8°C和半导体制冷片制热模式对应半导体制冷片的工作电压为12 V，4≤室外空气温度<8°C和半导体制冷制热模式对应半导体制冷片的工作电压为9V, 室外空气温度<4°C和半导体制冷片制热模式对应半导体制冷片的工作电压为6V。

所述第二控制模块用于控制所述半导体制冷片以所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压进行工作。

具体地，第二控制模块内设有电压调节模块，通过电压调节模块来调节半导体制冷片的工作电压。

在本发明中，通过设置半导体制冷片来调节室内空气温度，当室内空间较大且装有空调时，可做为空调制冷或制热的补充，当室内空间较小且未装空调时，可直接用于室内制冷或制热以改善室内环境。

此外，由于VO2 温控膜的相变温度较高，一般情况下难以满足，将半导体制冷片工作时排出的热量或冷量用于VO2 玻璃的相变，不仅使VO2 玻璃可根据室内温度需求自动调节玻璃的透光率，还使玻璃在夏季透光率进一步降低和在冬季透光率进一步提高，有效降低了室内空调的用电能耗，大大促进了VO2 玻璃的应用推广。

本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能节能玻璃，包括三层中空玻璃、上通风结构（1）和下通风结构（6），所述三层中空玻璃包括外层玻璃（14）、中层玻璃（5）、内层玻璃（3）、第一空腔（13）和第二空腔（4），所述第一空腔（13）的上端设有第二上通风口（12），下端设有第二下通风口（16），所述上通风结构（1）设置在三层中空玻璃上部，能将室外与第一空腔（13）连通，所述下通风结构（6）设置在三层中空玻璃下部，能将室外与第一空腔（13）连通，其特征在于，所述下通风结构（6）包括外空腔（24）、内空腔（23）和设有洞口（22）的隔板（21），其室内侧设有内侧进风口（9）和内侧出风口（8），所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃（14）内侧或中层玻璃（5）外侧的VO2温控膜（15）、设置在所述洞口（22）中的制冷制热装置（19）、设置在外空腔（24）内且出风口朝向第二下通风口（16）的第一风扇（18）、设置在内空腔（23）内且出风口朝向内侧出风口（8）的第二风扇（7）和控制装置；所述制冷制热装置（19）包括分流隔板（27）和半导体制冷片（25），所述半导体制冷片（25）具有产生冷量/热量的第一变温表面和产生热量/冷量的第二变温表面，所述第一变温表面位于所述内空腔（23）内，所述第二变温表面位于所述外空腔（24）内；所述控制装置分别与第一风扇（18）、第二风扇（7）、半导体制冷片（25）连接，用于控制第一风扇（18）、第二风扇（7）和半导体制冷片（25）的工作。

2.根据权利要求1所述的智能节能玻璃，其特征在于，所述上通风结构（1）室外侧开设外侧出风口（10），底部开设与所述第二上通风口（12）位置相对应的第一上通风口（11），所述下通风结构（6）室外侧开设外侧进风口（20），顶部开设与所述第二下通风口（16）位置相对应的第一下通风口（17）。

3.根据权利要求2所述的智能节能玻璃，其特征在于，所述上通风结构（1）还设有能打开和关闭所述外侧出风口（10）的面板，所述外侧出风口（10）处设有活性炭过滤网，所述下通风结构（6）还设有能打开和关闭所述外侧进风口（20）的面板，所述外侧进风口（20）处设有活性炭过滤网。

4.根据权利要求1、2、3或4所述的智能节能玻璃，其特征在于，所述制冷制热装置（19）还包括两个将所述分流隔板（27）和半导体制冷片（25）夹置于其间的热交换器（26）。

5.根据权利要求1或2所述的智能节能玻璃，其特征在于，所述智能节能玻璃还包括设置在外层玻璃（14）外侧的室外温度传感器（2），所述室外温度传感器（2）用于检测室外空气温度，所述控制装置与室外温度传感器（2）连接，用于根据室外空气温度控制第一风扇（18）、第二风扇（7）和半导体制冷片（25）的工作。

6.根据权利要求5所述的智能节能玻璃，其特征在于，所述控制装置包括第一控制模块、第一获取模块、第二获取模块、确定模块和第二控制模块；

所述第一控制模块用于控制第一风扇与第二风扇的工作，还用于控制半导体制冷片的工作模式；

所述第一获取模块用于获取室外空气温度；

所述第二获取模块用于获取半导体制冷片的工作模式；

所述确定模块用于根据预设的室外空气温度和半导体制冷片的工作模式与半导体制冷片的工作电压的对应关系确定所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压；

所述第二控制模块用于控制半导体制冷片以所述室外空气温度和半导体制冷片的工作模式所对应的半导体制冷片的工作电压进行工作。