CN109372388B - 一种吸收式光热独立自动调节透光结构、玻璃幕墙及外墙窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收式光热独立自动调节透光结构、玻璃幕墙及外墙窗，涉及玻璃窗技术领域，其中透光结构包括：照度调节装置，包括盛装有有色质的第一容器和盛装有无色透明质的第二容器，第一容器用于根据外界光照和温度的变化以注入或挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化以调节穿透射过第一容器的光照和温度，第二容器用于为第一容器提供所需注入的水溶液或储存从第一容器中挥发出的水溶液；以及热量调节装置，包括导热装置和热交换腔，导热装置用于建立包括外界、照度调节装置和热交换腔之间的热交换连接，热交换腔包括进气口和出气口，进气口和出气口位于室内同一侧。本发明实现了对照度和热量的分别自动调节。

Description

一种吸收式光热独立自动调节透光结构、玻璃幕墙及外墙窗

技术领域

本发明涉及玻璃窗技术领域，具体涉及一种吸收式光热独立自动调节透光结构、玻璃幕墙及外墙窗。

背景技术

为了美观新颖，采用大面积的玻璃窗或玻璃幕墙作为建筑物的围护结构目前已经非常普及，然而这类建筑物的窗墙比通常很大，因此极易产生眩光和热负荷过大等问题。

目前为了解决上述问题，一些解决方案中主要采用自动调节式遮阳百叶、电控变色玻璃等技术。但是这些技术在调节照度的同时还会影响到进入室内的热量。当建筑物光照和热量的需求不一致时，这些技术则无法同时满足照度与热量的分别调节需求。

另一些解决方案中主要采用光栅镜对光的反射作用，例如中国专利CN201650032U中公开了一种能调节光照度的节能玻璃窗，其利用在光栅条的一面涂有黑漆，使既能利用光栅镜反射太阳光线，又能利用黑漆吸收太阳光的热量，这样虽然能同时调节光照和热量，但是光照和热量的调节还是联动的，也是无法同时满足照度与热量的分别调节需求，并且也没有能够实现自动调节。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的玻璃窗无法实现对光照和热量的分别自动调节。

为此，本发明实施例的一种吸收式光热独立自动调节透光结构，包括：

照度调节装置，包括盛装有有色质的第一容器和盛装有无色透明质的第二容器，第一容器和第二容器沿墙体厚度方向顺次排列，第一容器的上部与第二容器的上部连通，第一容器用于根据外界光照和温度的变化以注入或挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化以调节穿透射过第一容器的光照和温度，第二容器用于为第一容器提供所需注入的水溶液或储存从第一容器中挥发出的水溶液；以及

热量调节装置，包括导热装置和热交换腔，导热装置连接位于照度调节装置的上方和/或下方，用于建立包括外界、照度调节装置和热交换腔之间的热交换连接，热交换腔包括进气口和出气口，进气口和出气口位于室内同一侧。

优选地，所述第一容器位于靠近外界的一侧；或者

所述第一容器位于靠近室内的一侧。

优选地，所述第一容器包括：

光调节装置，位于第一容器的下部，用于有色质的液面高度在光调节装置内随外界光照和温度的变化而变化；以及

集液装置，位于第一容器的上部，用于将从第二容器蒸发出的水溶液进行凝结并收集注入到光调节装置中。

优选地，所述集液装置包括：

凝结组件，连接位于第二容器中无色透明质的上方，凝结组件的靠近无色透明质的一侧面为斜面，斜面的倾斜方向为能使斜面上凝结出的水溶液流向光调节装置内的方向，凝结组件用于凝结从第二容器蒸发出的水溶液；以及

导流透明组件，倾斜连接位于凝结组件的斜面下方，导流透明组件的倾斜方向为能使从凝结组件的斜面上滴落的水溶液导流注入到光调节装置内的方向，用于收集从凝结组件的斜面上滴落的水溶液并导流注入到光调节装置内。

优选地，所述凝结组件包括集液肋片，集液肋片连接位于凝结组件的斜面上。

优选地，所述第一容器和第二容器沿墙体厚度方向顺次排列具体为：

所述第一容器和第二容器沿墙体厚度方向顺次紧密连接排列，第一容器的一侧壁与第二容器的一侧壁紧密粘合连接或为同一块透明材料板；所述第一容器的一侧壁和第二容器的一侧壁的上部具有一通孔，用于使第一容器的上部与第二容器的上部连通；所述第一容器的一侧壁和第二容器的一侧壁的下部分别与第一容器的外壁和/或第二容器的外壁密封连接，第一容器的外壁和第二容器的外壁共同包围形成密闭空间，所述外壁为除一侧壁以外的其他壁。

优选地，所述导热装置包括：

热管，铺设于照度调节装置的上底面和/或下底面，热管的一端伸出至外界，用于将照度调节装置中的热量向外界传递；以及

散热肋片，连接位于热管的一端。

优选地，所述导热装置还包括：

导热肋片，一端与热管连接，另一端延伸至热交换腔内部。

本发明实施例的一种玻璃幕墙，包括上述的吸收式光热独立自动调节透光结构。

本发明实施例的一种外墙窗，包括上述的吸收式光热独立自动调节透光结构。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的吸收式光热独立自动调节透光结构、玻璃幕墙及外墙窗，通过设置第一容器和第二容器，可根据外界光照和温度的变化以向第一容器中注入或从第一容器中挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化，以调节穿透射过透光结构的光照和温度，实现对照度的自动调节；并且通过设置导热装置和热交换腔，建立了包括外界、照度调节装置和热交换腔之间的热交换连接，通过控制热交换腔进、出气口的开闭，可选择地将热量输入室内，从而实现对热量的自动调节，进而透光结构实现了对照度和热量的分别自动调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中吸收式光热独立自动调节透光结构的一个具体示例的结构示意图；

图2为本发明实施例1中吸收式光热独立自动调节透光结构的另一个具体示例的结构示意图；

图3为本发明实施例2中吸收式光热独立自动调节透光结构的一个具体示例的结构示意图；

图4为本发明实施例3中吸收式光热独立自动调节透光结构的一个具体示例的结构示意图。

附图标记：1-照度调节装置，11-第一容器，111-光调节装置，112-集液装置，1121-凝结组件，11211-集液肋片，1122-导流透明组件，12-第二容器，2-热量调节装置，21-导热装置，211-散热肋片，212-导热肋片，213-热管，214-散热风扇，22-热交换腔，221-进气口，222-出气口，223-换气风扇，3-储能层，4-绝热层，5-遮光板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种吸收式光热独立自动调节透光结构，可应用于任何需要透光结构的外墙上，例如写字楼、住宅楼等的外墙或窗户上。如图1所示，该吸收式光热独立自动调节透光结构包括：照度调节装置1和热量调节装置2等，照度调节装置1用于实现对照度的自动调节，热量调节装置2用于实现对热量的自动调节。

照度调节装置1包括盛装有有色质的第一容器11和盛装有无色透明质的第二容器12，有色质包括吸收剂、染色质、水溶液等，吸收剂可吸收水溶液，染色质主要位于第一容器11的下部，吸收剂中也会均匀分布有染色质，用于遮光，优选地，第一容器11的下部设置有吸附装置，吸附装置可有效吸附多余的、未能均布到吸收剂中的染色质。无色透明质包括吸收质、水溶液等，吸收质可吸收水溶液。

第一容器11和第二容器12沿墙体厚度方向顺次排列，第一容器11和第二容器12内部互相连通，第一容器11和第二容器12共同相对于外界是密封的。第一容器11和第二容器12的外壁可以选用透明材料板，例如玻璃等，第一容器11和第二容器12可选用同种材料，也可选用不同种材料，可根据实际需要进行设置。优选地，如图1所示，第一容器11的一侧外壁作为外墙壁，处于外界环境中，第二容器12的一侧外壁作为内墙壁，处于室内环境中。第一容器11的上部与第二容器12的上部连通，第一容器11用于根据外界光照和温度的变化以注入或挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化以调节穿透射过第一容器的光照和温度，第二容器12用于为第一容器11提供所需注入的水溶液或储存从第一容器11中挥发出的水溶液。

热量调节装置2包括导热装置21和热交换腔22，如图1所示，导热装置21连接位于照度调节装置1的上方和下方（导热装置21只设于照度调节装置1的上方、下方中的一处也是可以的），用于建立包括外界、照度调节装置1和热交换腔22之间的热交换连接。如图1所示，热交换腔22设置在照度调节装置1的下方的导热装置21的下方，热交换腔22也可设置在照度调节装置1的上方的导热装置21的上方（图1中未示出）。热交换腔22包括进气口221和出气口222，进气口221和出气口222位于室内同一侧，照度调节装置1中的热量通过导热装置21导入到热交换腔22中，室内空气通过从进气口221进入热交换腔22进行热交换，之后从出气口222输出至室内，从而将热量带入到室内，实现对室内的热量自动调节。

本实施例的透光结构的运行原理如下：

在清晨，室外温度较低，光照逐渐由弱变强。在室外光照弱的时候，透光结构不遮挡阳光，第一容器11中的有色质和第二容器12中的无色透明质处于平衡状态，无色透明质无蒸发出水蒸气，处于静态平衡状态。当室外光照渐渐变强时，在阳光的照射下，第二容器12中的无色透明质受到太阳照射，温度缓慢升高，蒸发形成水蒸气，水蒸气上升通过第二容器12和第一容器11的上部连通部进入第一容器11中，水蒸气凝结成水溶液而滴落，进而有色质被注入滴落的水溶液，导致体积变大，更多的染色质溶解在吸收剂中，颜色加深且深色溶液液面逐渐上升，以此对太阳光照进行遮挡，调节进入室内的光照。

在正午，室外温度高，光照强。此时透光结构经历了上午太阳光照由弱变强的过程，第一容器11中的有色质液面高度逐渐增加，对太阳光照的遮挡逐渐加强。由于光照被遮挡，第二容器12中的无色透明质受到太阳照射也有所减少，蒸发量降低，透光结构达到平衡。此时室内如果需要更多的热量，可以将进气口221和出气口222打开，室内空气进入热交换腔22，照度调节装置1的热量（主要是无色透明质的热量）通过导热装置21传递到热交换腔22，依靠自然对流将热量带入室内。如不需要，则可关闭进气口221和出气口222，即可切断热交换腔22与室内的自然对流，减小室内空调负荷，热量将逐渐通过导热装置21传导到室外（外界）。

在傍晚至夜间，室外温度低，光照弱。此时第二容器12的无色透明质不再接收太阳能辐射温度降低，其中的热量或者通过导热装置21散发到室外，或者通过热交换腔22自然对流进入到室内。此时无色透明质经过一天的蒸发变成了浓溶液，浓溶液开始吸收第一容器11中的水溶液，导致第一容器11中的有色质体积变小，液面降低，不再遮挡光照。无色透明质吸收水溶液的同时，开始放出热量，该热量可以通过控制进气口和出气口的开闭，实现对室内加温或者将热量散放到室外的目的，实现对室内热量的自动调节。

上述吸收式光热独立自动调节透光结构，通过设置第一容器和第二容器，可根据外界光照和温度的变化以向第一容器中注入或从第一容器中挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化，以调节穿透射过透光结构的光照和温度，实现对照度的自动调节；并且通过设置导热装置和热交换腔，建立了包括外界、照度调节装置和热交换腔之间的热交换连接，通过控制热交换腔进、出气口的开闭，可选择地将热量输入室内，从而实现对热量的自动调节，进而透光结构实现了对照度和热量的分别自动调节，光照和热量独立调节，互不干扰。

优选地，如图2所示，第一容器11包括：光调节装置111和集液装置112等。光调节装置111位于第一容器11的下部，有色质盛装在光调节装置111内，用于有色质的液面高度在光调节装置111内随外界光照和温度的变化而变化。

集液装置112位于第一容器11的上部，用于将从第二容器12蒸发出的水溶液进行凝结并收集注入到光调节装置111中。

优选地，集液装置112包括：凝结组件1121和导流透明组件1122等。凝结组件1121连接位于第二容器12中无色透明质的上方，凝结组件1121的靠近无色透明质的一侧面为斜面，斜面向下倾斜，斜面的倾斜方向为能使斜面上凝结出的水溶液流向光调节装置111内的方向，凝结组件1121用于凝结从第二容器12蒸发出的水溶液，可以由铜等导热能力强的材料制成。

导流透明组件1122倾斜连接位于凝结组件1121的斜面下方，导流透明组件1122的倾斜方向为向下倾斜，与凝结组件1121的斜面倾斜方向一致，为能使从凝结组件1121的斜面上滴落的水溶液导流注入到光调节装置111内的方向，用于收集从凝结组件1121的斜面上滴落的水溶液并导流注入到光调节装置111内。导流透明组件1122可采用透明材料板制备，例如玻璃等。

优选地，第一容器11和第二容器12沿墙体厚度方向顺次排列具体为：第一容器11和第二容器12沿墙体厚度方向顺次紧密连接排列，第一容器11的一侧壁与第二容器12的一侧壁紧密粘合连接或为同一块透明材料板（如图2所示出的）；第一容器11的一侧壁和第二容器12的一侧壁的上部具有一通孔，用于使第一容器11的上部与第二容器12的上部连通；第一容器11的一侧壁和第二容器12的一侧壁的下部分别与第一容器11的外壁和/或第二容器12的外壁密封连接，第一容器11的外壁和第二容器12的外壁共同包围形成密闭空间，第一容器11的外壁为除第一容器11的一侧壁以外的其他壁，第二容器12的外壁为除第二容器12的一侧壁以外的其他壁。

优选地，导热装置21包括：热管213和散热肋片211等。热管213铺设于照度调节装置1的上底面和/或下底面，热管213的一端伸出至外界（室外），用于将照度调节装置1中的热量向外界传递，可以由铜等导热能力强的材料制成。散热肋片211连接位于热管213的一端，阵列排布，用于增加热管的散热面积，提高热管的散热效率。

优选地，如果导热装置21还与热交换腔22连接，则导热装置21还包括：导热肋片212。导热肋片212的一端与热管213连接，另一端延伸至热交换腔22内部，导热肋片212阵列排布，用于将热量传递到热交换腔内。

优选地，透光结构还包括储能层3，连接位于照度调节装置1上方的导热装置21的上方，储能层3具有储存热量的能力，用于储存从导热装置21传递出来的热量。

优选地，透光结构还包括绝热层4，连接位于照度调节装置1下方的导热装置21与热交换腔22腔壁之间，防止热量从腔壁向四方散发而无法集中传递到热交换腔内部，从而削弱对室内的热量传递效果。

优选地，透光结构还包括遮光板5，倾斜连接位于照度调节装置1的上方，用于遮挡光照。

实施例2

本实施例提供一种吸收式光热独立自动调节透光结构，如图3所示，与实施例1的不同之处在于以下特征，其他特征均相同：

凝结组件1121包括集液肋片11211，集液肋片11211连接位于凝结组件1121的斜面上，阵列排布，从而减小了凝结液滴的存留面积，加快有色质的液面上升速度，提高调节效率。

另外，在散热肋片211上加装了散热风扇214，能够加快向室外传递多余的热量，提高散热效率，提升透光结构的调光效率。

在热交换腔22的进气口221的位置加装了换气风扇223，形成强制对流，从而提高对多余热量的利用效率。

实施例3

本实施例提供一种吸收式光热独立自动调节透光结构，如图4所示，与实施例1中第一容器11位于靠近外界的一侧所不同的是，本实施例中将实施例1中第一容器11和第二容器12的位置互换，使得第一容器11位于靠近室内的一侧，第二容器12位于靠近外界的一侧。这样就消除了实施例1中存在的随着有色质液面的上升，无色透明质的光照也被遮挡的情形，导致减小了调节效果。本实施例的调节效率会更高，效果更强。

实施例4

本实施例提供一种玻璃幕墙，包括实施例1-3中的任一种或两种以上吸收式光热独立自动调节透光结构。该玻璃幕墙上可采用两个以上的吸收式光热独立自动调节透光结构并排拼接连接，拼接后铺满整个墙面；也可采用一个吸收式光热独立自动调节透光结构的整体结构作为墙面。该玻璃幕墙通过采用吸收式光热独立自动调节透光结构实现了对照度和热量的分别自动调节，光照和热量独立调节，互不干扰。

实施例5

本实施例提供一种外墙窗，包括实施例1-3中的任一种或两种以上吸收式光热独立自动调节透光结构。该外墙窗可采用两个以上的吸收式光热独立自动调节透光结构并排拼接连接，拼接后铺满整个窗口；也可采用一个吸收式光热独立自动调节透光结构的整体结构作为窗户。该外墙窗通过采用吸收式光热独立自动调节透光结构实现了对照度和热量的分别自动调节，光照和热量独立调节，互不干扰。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，包括：照度调节装置（1），包括盛装有有色质的第一容器（11）和盛装有无色透明质的第二容器（12），第一容器（11）和第二容器（12）沿墙体厚度方向顺次排列，第一容器（11）的上部与第二容器（12）的上部连通，第一容器（11）用于根据外界光照和温度的变化挥发出水溶液的方式控制有色质的液面高度变化以调节穿透射过第一容器的光照和温度，第二容器（12）用于储存从第一容器（11）中挥发出的水溶液, 有色质包括吸收剂, 吸收剂中也会均匀分布有染色质；以及

热量调节装置（2），包括导热装置（21）和热交换腔（22），导热装置（21）连接位于照度调节装置（1）的上方和/或下方，用于建立包括外界、照度调节装置（1）和热交换腔（22）之间的热交换连接，热交换腔（22）包括进气口（221）和出气口（222），进气口（221）和出气口（222）位于室内同一侧;

所述第一容器（11）包括：光调节装置（111），位于第一容器（11）的下部，用于有色质的液面高度在光调节装置（111）内随外界光照和温度的变化而变化；以及集液装置（112），位于第一容器（11）的上部，用于将从第二容器（12）蒸发出的水溶液进行凝结并收集注入到光调节装置（111）中;

所述集液装置（112）包括：凝结组件（1121），连接位于第二容器（12）中无色透明质的上方，凝结组件（1121）的靠近无色透明质的一侧面为斜面，斜面的倾斜方向为能使斜面上凝结出的水溶液流向光调节装置（111）内的方向，凝结组件（1121）用于凝结从第二容器（12）蒸发出的水溶液；以及导流透明组件（1122），倾斜连接位于凝结组件（1121）的斜面下方，导流透明组件（1122）的倾斜方向为能使从凝结组件（1121）的斜面上滴落的水溶液导流注入到光调节装置（111）内的方向，用于收集从凝结组件（1121）的斜面上滴落的水溶液并导流注入到光调节装置（111）内。

2.根据权利要求1所述的吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，所述第一容器（11）位于靠近外界的一侧；或者所述第一容器（11）位于靠近室内的一侧。

3.根据权利要求2所述的吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，所述凝结组件（1121）包括集液肋片（11211），集液肋片（11211）连接位于凝结组件（1121）的斜面上。

4.根据权利要求3所述的吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，所述第一容器（11）和第二容器（12）沿墙体厚度方向顺次排列具体为：所述第一容器（11）和第二容器（12）沿墙体厚度方向顺次紧密连接排列，第一容器（11）的一侧壁与第二容器（12）的一侧壁紧密粘合连接或为同一块透明材料板；所述第一容器（11）的一侧壁和第二容器（12）的一侧壁的上部具有一通孔，用于使第一容器（11）的上部与第二容器（12）的上部连通；所述第一容器（11）的一侧壁和第二容器（12）的一侧壁的下部分别与第一容器（11）的外壁和/或第二容器（12）的外壁密封连接，第一容器（11）的外壁和第二容器（12）的外壁共同包围形成密闭空间，所述外壁为除一侧壁以外的其他壁。

5.根据权利要求1-4任一项所述的吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，所述导热装置（21）包括：热管（213），铺设于照度调节装置（1）的上底面和/或下底面，热管（213）的一端伸出至外界，用于将照度调节装置（1）中的热量向外界传递；以及散热肋片（211），连接位于热管（213）的一端。

6.根据权利要求5所述的吸收式光热独立自动调节透光结构，其特征在于，所述导热装置（21）还包括：导热肋片（212），一端与热管（213）连接，另一端延伸至热交换腔（22）内部。

7.一种玻璃幕墙，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的吸收式光热独立自动调节透光结构。

8.一种外墙窗，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的吸收式光热独立自动调节透光结构。