CN109611011A - 带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗 - Google Patents

Abstract

据有关方面研究，“建筑节能的70％在门窗，门窗节能的70％～90％在玻璃”。热量转移有三种途径：对流、传导和辐射。本发明提出的“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，将具有“透明防晒隔热节能的卷帘”与具有良好防热量对流、传导的三层双空腔玻璃的玻璃幕墙或大玻璃门窗结合在一起，能够兼具这两种节能技术的优点，不仅能够有效防止热量通过对流和传导在室内、外传输，而且还可以通过对第二空腔里安装的卷帘的选择和控制，在保障适当透光透明效果的同时，能够有效地防止热量透过大面积玻璃的热辐射在室内、外的传输。所能够起到的防晒、隔热，节能效果可以比其它镀膜玻璃幕墙或门窗更好。

Description

带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗

(一)技术领域：本发明属于建筑节能技术领域。

(二)背景技术：如今，采用大玻璃窗或玻璃幕墙已经成为一种建筑时尚。学过物理的人们都知道，热量的传输有三种方式和途径：对流、传导和辐射。据有关方面研究，“建筑节能的70％在门窗，门窗节能的70％～90％在玻璃”。虽然密封性好并带有阻热介质层(例如断桥铝)中空腔体结构的双层或三层玻璃构成的玻璃幕墙和门窗，能有效阻隔热量的对流和传导，但却难挡热量以热辐射的方式通过透明玻璃的辐射传输。因此，到了夏季，由于阳光以及被太阳晒热的室外物体(室外建筑物、树木等)，甚至室外的热空气，都会通过热辐射的形式，透过窗户玻璃将热量辐射进室内，而使室内温度快速升高。虽然布质窗帘可以防晒，但却挡不住热量的涌入，不得不长时间地使用空调机来进行降温，并为此耗费大量的电能；而到了冬季，由于供暖或开空调升温而使室内温度比室外气温高，又会因为透过窗户玻璃的热辐射，而使室内热量大量散失，这就会明显增加冬季供暖的负担，同样增加了耗能。有的建筑采用工艺复杂、价格昂贵的镀膜玻璃幕墙或门窗，能够在一定程度上减少通过幕墙和窗玻璃的热辐射，具有一定的节能效果。但采用镀膜玻璃的建筑通常给人造成一种比较阴沉的感觉，难以体验阳光的明媚。而且，为了较好地采光，保持室内的亮度，所使用的镀膜玻璃对阳光的透光率都比较高，因此，对热辐射的阻隔作用也就不会很强，不能很好地满足防晒隔热和节能的需要。为了尽可能不被太阳晒，即使使用了镀膜玻璃，人们通常还会在玻璃窗或玻璃幕墙里面，安装低低下垂的白色或其它浅色的窗帘。如前所说，布质窗帘虽然能够防晒，却挡不住热量的涌入(夏季)和散出(冬季)，造成空调和供暖的损失。随着玻璃幕墙和大玻璃窗建筑越来越多，每年夏季为使用空调进行降温而多消耗的电能，以及冬季为补充因通过窗户玻璃的辐射散热而多消耗的供暖热量，也都越来越多，其总量是十分惊人的。近年来出现并快速发展了在玻璃窗内贴反射窗膜的一类技术产品。利用在玻璃窗内贴反射膜的办法来减少热量的辐射传输，减少夏季空调电能的消耗，以及冬季供暖的耗能。这实际是镀膜玻璃的一种廉价的替代形式。问题在于这种技术方案也像镀膜玻璃那样缺少灵活性。一旦贴上反射膜之后，其透光率和反光率就不能更改，不能随着春夏秋冬季节的变化和早午晚时辰的变更，以及天阴天晴，而按需要改变阳光透入和反射的比例：需要透入多时(如冬季、早晚、阴天)不能多透入，需要反射强时(如夏季、中午，尤其东面或西面的窗户在上午或下午遇到的长时间东晒或西晒问题)不能多反射。同时，反射膜本身对阳光的反射与透射的比例也是“一锤定音”被固定了的：如果选择贴装的是反射多透射少的膜，那就会使室内显得阴暗而不明媚；如果选择贴装的是反射少而透射多的膜，室内倒是明亮得多，但阻挡阳光和节省空调(以及暖气)耗能的效果也小得多。

本发明人此前曾申请并获得实用新型专利，并通过“专利权评价报告”被确认的“透明隔热节能窗帘”，由于不是将反光膜层镀膜在窗户玻璃上的(如镀膜玻璃)，也不是贴在窗户玻璃上(如窗户贴膜)，而是作为窗帘，可以根据需要收起和放下的，就可使上述矛盾问题得到比较好的解决：“透明隔热节能窗帘”既能够在需要多反射阳光时多反射(放下)，又能够在需要多透射阳光时多透射(收起)，操作灵活，效果可变，很容易根据需要进行调整控制和转换，使得既能够满足防晒隔热保温节能的需要，又能够满足采光的需要。

目前市场上常见的节能门窗主要有三大类：隔热铝合金玻璃幕墙和门窗(俗称“断桥铝幕墙或门窗”)、塑料窗(俗称“塑钢窗”)和铝木复合窗(俗称“铝包木窗”)。这些幕墙和门窗都只是在阻隔热量通过空气的“对流”传输，以及阻隔热量以“传导”的方式内外传输上下功夫，却忽视了热量传输的一个大漏洞——通过幕墙和窗户玻璃的“热辐射”传输。

近年来出现并推广的低辐射镀膜玻璃(即Low-E玻璃)，对波长范围为380～780nm的可见光具有较高的透射比，有利于室内采光；对波长780～2500nm的太阳近红外辐射具有较高的反射比，对于中远红外辐射也有较高反射比。因此，低辐射玻璃在保证较高可见光透射比的前提下，既能反射来自太阳的红外辐射，也能降低室内外热量通过玻璃的热辐射的传输，具有较优异的隔热、保温性能。不过，由于这种玻璃的制造工艺复杂，生产条件苛刻，价格自然也就比较昂贵，而且也同样不能采用对热辐射具有很高反射率的镀膜产品。

现在本发明提出的“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，是将“透明隔热节能窗帘”与三层玻璃(双空腔)夹层玻璃幕墙或大玻璃门窗结合在一起的技术方案。无论是隔热铝合金玻璃幕墙或大玻璃门窗，还是塑料大玻璃门窗，以及铝木复合大玻璃门窗，都可以采用本发明技术方案，在原有的能够有效阻隔空气对流和阻隔热量传导的产品基础上，进一步解决透过幕墙和窗户大玻璃的热辐射问题，明显提高防晒隔热节能的效果。这种技术方案既可以在新产品制造时实施，也可以对用户使用的现有产品进行技术改造。比较适合在玻璃幕墙或写字楼办公楼的大玻璃窗，以及商店饭馆等的玻璃门面和橱窗、居室的阳台或别墅的大玻璃窗上使用。而对于分割成多块小玻璃窗扇组合，尤其带有可开启窗扇的窗户，还是使用“透明防晒隔热节能窗帘”为宜。

现有技术中也有在三层玻璃(双空腔)夹层玻璃幕墙或大玻璃门窗的第二空腔里加装百叶卷帘的，只不过所加装的是常规的不透明百叶卷帘，而本发明则是将具有“透明防晒隔热节能”能力的塑料薄膜或百叶卷帘，加装在三层玻璃(双空腔)夹层玻璃幕墙或大玻璃门窗的第二空腔里的，性能更加优异得多。

(三)发明内容：本发明“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，具体结构与三层玻璃(双空腔)中空玻璃幕墙和门窗相似，是利用具有三层玻璃(双空腔)的断桥铝(或塑料)幕墙和大玻璃门窗框架做基础安装的：保持具有密封隔热能力的玻璃幕墙或大玻璃门窗靠室外部分的框架、外层玻璃、隔热介质、密封条、中间玻璃和由它们所构成的外层空腔不变，而对靠室内的一层空腔加以改造：对中间玻璃以内的部分，保留下边和两侧的框架、隔热介质、密封条和由它们与内层玻璃所构成的内层空腔，只不过在中间玻璃、内层玻璃和框架的上部(内层顶部框架)，不是原来那种固定密封死的结构，而是通过使用特殊结构的铝合金(或塑料)型材，使得该部位能够与一个里面容有卷帘的窗帘盒活动密封在一起。而且，还要保持窗帘盒里圆形的卷帘轴悬挂窗帘的切面处于内层空腔上面开口的适当部位，使得能够让很薄的窗帘体可以方便地进入内层空腔，并可以根据需要，通过控制卷帘轴的正、反向转动，使窗帘的具有适当重量的窗帘下杆能够在内层空腔里面上升或下降，以便收起或展开窗帘的帘面。这里所说的“活动密封”，是指可以拆卸的密封。可以通过螺钉将窗帘盒密封固定在铝合金(或塑料)玻璃幕墙或大玻璃门窗内层框的上端(顶部框架)，也可以根据玻璃幕墙或大玻璃门窗框的具体结构，通过专门的设计加工，将窗帘盒简单方便地卡扣在玻璃幕墙或大玻璃门窗内层顶部框架的上端。之所以在这里要活动密封，是为了既要形成基本密封而不使空气流动的效果，又可以在必要时拿下窗帘盒，对里面的窗帘面和窗帘盒中的控制机构进行维修或更换。在窗帘盒中，控制窗帘升降的手动拉链或电动系统则处于密封罩外的部位。而且，在窗帘盒中还有可以限制帘面过度倒卷的机构，或使用适当宽度的窗帘下杆，使得窗帘下杆只能在规定的区间里上下活动，而不能反转。

为了能够将窗帘方便地顺放进玻璃夹层的空腔里，并能够操作控制，可以有两种方法：

一种方法是改变玻璃幕墙或大玻璃门窗铝合金(或塑料)顶部框架的设计，将玻璃幕墙或大玻璃门窗框顶部原来密封内层玻璃与中间玻璃形成内层空腔的部分顶部框架的铝合金(或塑料)框去掉，并将该部位的顶部框架换上能够与之相配套的窗帘盒，使得卷帘可以顺利地从上面进入内层空腔，并像常规卷帘那样，利用手动或电动方式，可以控制窗帘下杆在玻璃夹层空腔里的升降。内层玻璃的顶边棱角要打磨得圆滑一些，避免可能的对上下活动的卷帘面产生刮蹭造成损坏。

另一种方法是不改变现有的铝合金(或塑料)玻璃幕墙或大玻璃门窗框顶部框架的结构，而是将内层玻璃的高度选得(加工得)稍短一点(几厘米)，使其顶部不完全顶到头，而留出一段几厘米的空隙，在该处安装上里面带有卷帘的可以拆卸又能密封的窗帘盒，使窗帘盒里面的卷帘能够顺利地进入靠里层的空腔中，并可以顺利地进行升降。这种方法同样也需要将玻璃顶端的棱角打磨得圆滑一些，避免可能的对卷帘面的刮蹭造成损坏。

要构建“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，可以通过保持三层玻璃(双空腔)结构玻璃幕墙和大玻璃门窗的基本结构设计，只改造内层空腔上端的顶部框架，安装上内含卷帘的窗帘盒来实现；也可以为现有的两层玻璃单空腔结构的玻璃幕墙和大玻璃门窗，通过再增加一层玻璃和空腔(变双层玻璃为三层玻璃，变单空腔为双空腔)及其密封框架，并使其框架的上端带有內含卷帘的窗帘盒的办法进行。

在内层空腔里安装的卷帘，可以是塑料薄膜卷帘，也可以是百叶窗式卷帘。塑料薄膜卷帘是用具有透明、防晒、隔热、节能效果的、镀有严格控制厚度的金属镜面反光膜的透明塑料薄膜制成的；百叶窗式卷帘可以用透明硬塑料片条制成，在其外表面上镀有严格控制厚度的金属镜面反光膜，使得能够具有透明、防晒、隔热、节能的效果。百叶窗式卷帘也可以用不透明的硬铝合金片条或塑料片条制成，仅依靠改变百叶条的角度来改变透光度。塑料薄膜卷帘依靠升降帘面来控制全透光面积，而百叶窗式卷帘除了升降帘面来控制全透光面积，还可以依靠调节百叶窗片条的角度和缝隙大小来控制全透光面积。这里所说的“全透光面积”，是指没有帘面遮挡的光线直接透过玻璃的面积。所说的“严格控制厚度的金属镜面反光膜”，是指在薄膜式卷帘所用的透明塑料薄膜镀膜时，或在用透明硬塑料片条制成的百叶窗式卷帘所用的透明硬塑料片条上镀膜时，严格控制所镀镜面金属膜的厚度，以便获得所需要的各光波波段的透光和反光比例。

所说的在塑料薄膜或塑料片条上“镀膜”，可以是单纯的在透明塑料薄膜或较硬的塑料片条上的单层直接镀膜，也可以将已经镀有所需要的金属镜面反光膜的透明塑料薄膜，与另一层透明塑料薄膜或透明塑料硬片复合而制得。对于不透明的百叶窗塑料或铝合金片条材料，其向外的一面最好也要镀制或复合上镜面反光膜，以便能够更有效地反射热辐射，只不过在这里由于不需要透明效果，所镀膜层的厚度就不需要严格控制。

窗帘盒里面的卷帘，具体的机械结构与常规的卷帘相似，在窗帘盒的活动密封部分，两端有支架，上面有与两端支架相连安装的直径适当的圆筒状横轴，帘体的薄膜或百叶的上端，嵌装在横轴的槽缝里，通过横轴正、反向的转动，能够将帘体卷起和放下。帘体下面有一条能够伸展和下坠帘面、重量适当的塑料或金属制的扁平窗帘下杆。在窗帘盒的活动密封部分之外，有与密封部分相联系的能够使横轴转动的手动链条机构或电动的电机，以及对电机的控制及传动机构。对于百叶窗式帘体，像常规百叶卷帘那样，控制机构不但能控制百叶窗帘体的升降，还可以在帘体下垂到底时，控制百叶窗片条转动不同角度，以便改变透光面积。

对于在玻璃夹层空腔里以及窗帘盒里采用薄膜式卷帘的情况，帘体部分是使用高透明聚酯薄膜或尼龙薄膜等为基材，通过真空镀膜或磁控溅射镀膜工艺，在其表面镀有一层镜面铝或其他金属镜面反光膜的塑料薄膜制成，其对可见光的透光率，可以根据需要控制在3％到70％之间，对红外线的阻隔率则可以控制在30％到97％之间。同时，由于镜面铝反光膜对紫外线具有很高的反射率(一般在90％以上)，也是节能之外的附加益处，有利于保护人的皮肤以及家具器物。由于窗帘可以灵活操作、便于根据需要进行升降，改变遮挡面积和状态，因而通常可以采用对阳光具有较高反射率(低透射率)的材料制作，甚至可以将90％左右的红外线热辐射阻隔在外。这样，使用“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，就可以用比较低的成本，获得比昂贵的镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃幕墙及大玻璃门窗高得多的防晒节能效果。其中的卷帘，不仅升起来时可以显示出纯玻璃窗的明媚豁亮，而且即使全部放下来，除了能够使人明显感到防晒隔热的效果外，还在一定程度上具有单向透明的能力，不仅使室内亮堂，还可以使在室内办公的人们看清室外的景物，而不是像布窗帘那样把人闷在黑屋里。对于使用电脑的人们来说，还可以消除阳光造成的眩光，保护人的眼睛。不言而喻，对于使用玻璃幕墙和大玻璃门窗来说，采用“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，不仅可以明显提高防晒隔热节能效果，而且会比使用窗帘显得更高档，还可以避免人为的损坏。

对于在玻璃夹层空腔里以及窗帘盒里采用百叶窗式卷帘的情况，帘体部分可以使用高透明的硬质塑料片条材料，通过真空镀膜或磁控溅射镀膜工艺，在其外表面直接镀上一层镜面铝或其他金属镜面反光膜，也可以将镀有镜面铝或其他金属镜面反光膜的塑料薄膜复合在高透明的硬质塑料片条材料的外表面上制成。其对可见光的透光率，也可以根据需要控制在3％到70％之间，对红外线的阻隔率则可以控制在30％到97％之间；百叶帘体也可以使用不透明的硬质塑料片条或铝合金片条材料制成。可以在其外表面抛光，或镀上镜面反光膜，以便提高反射能力；也可以在其外表面复合上镀有金属镜面反光膜的塑料薄膜，以提高其对热辐射的反射率。这种情况下，完全依靠帘体的升降或改变片条的角度来控制透光量的多少。

(四)附图说明：图1是一种“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”顶部结构布局的示意图例。在图中没有画出复杂的铝合金型材具体结构，而只是象征性地画出了结构要点。其中数码1是玻璃幕墙或玻璃门窗的铝合金顶部框架，数2是玻璃幕墙或门窗的铝合金的外层侧面框架，数码3是断桥铝顶部框架的隔热介质，数码4是顶部框架的密封条，数码5是外层玻璃，数码6是外层空腔以及侧面框架和密封条，数码7是中间玻璃，数码8是内层空腔以及侧面框架和密封条，数码9是内层玻璃，数码10是内层侧面框架，数码11是窗帘盒，数码12是窗帘轴，数码13是卷在窗帘轴上的窗帘体(帘面)，数码14是伸进内层空腔里下垂的窗帘体(帘面)，数码15是扁平的窗帘下杆。

在这里没有画出窗帘两端的支架、手动的拉链链条以及电动的电机和控制机构。

(五)实施例：

要实现加工“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”，可以通过在现有用于玻璃幕墙和大玻璃门窗的铝合金型材框架基本结构(下部和两侧结构)不变的情况下，仅仅对顶部框架的基本结构进行重新设计和加工，保留顶部可以对外层玻璃、外层空腔及密封条、隔热介质、以及中间玻璃起容纳与密封固定作用的顶部框架部分和密封胶，而将内含透明防晒隔热节能卷帘的、能够对内层空腔和内层玻璃顶部进行密封固定的窗帘盒，用螺钉安装固定在保留下来的顶部框架和两边的侧面框架上，把卷帘适当放下，就制造成为一扇“带有透明防晒隔热节能卷帘的夹层玻璃幕墙和门窗”。

还可以对需要防晒和防热量透过玻璃热辐射的现有的两层玻璃单空腔结构的玻璃幕墙和大玻璃门窗，进行防晒隔热节能改造，通过再增加一层玻璃和空腔及其密封框架，变双层玻璃为三层玻璃，变单空腔为双空腔，并使其框架的上端带有內含透明防晒隔热节能卷帘的可以将内层空腔和内层玻璃活动密封的窗帘盒的办法进行。

Claims (7)

1.一种带有三层玻璃双空腔结构的玻璃幕墙或门窗，其特征是在具有密封和隔热能力的三层玻璃双空腔结构玻璃幕墙或门窗的内层空腔的顶端，活动密封安装有内含“透明防晒隔热节能卷帘”的窗帘盒，其卷帘的帘面处于内层空腔里，并可以利用控制机构，调节内层空腔里卷帘的升降和状态，以获得所需要的透明防晒隔热节能效果。

2.根据权利要求1所述的在三层玻璃双空腔结构幕墙或门窗内层空腔的顶端活动密封安装的窗帘盒，其特征是，可以通过改变幕墙或门窗框的顶部设计，将原来密封内层玻璃形成内层空腔的顶部框去掉，换上与之相配套的活动密封窗帘盒，使得卷帘可以顺利地从上面进入内层空腔，并可以控制卷帘在玻璃夹层内层空腔里的升降；也可以不改变现有幕墙或门窗框顶部的结构，而将内层玻璃的高度选得稍短一些，使其顶部不完全顶到头，而留出一段几厘米的空隙，并在该处安装上里面带有卷帘的可以拆卸又能密封的窗帘盒。

3.根据权利要求1所述的在三层玻璃双空腔结构玻璃幕墙或门窗内层空腔里安装的卷帘，其特征是，里面安装的卷帘可以是用镀有严格控制厚度的金属镜面反光膜的透明塑料薄膜制成的具有透明、防晒、隔热、节能效果的薄膜式卷帘，也可以用在其外表面上镀有严格控制厚度的金属镜面反光膜的透明硬塑料片条制成的具有透明、防晒、隔热、节能效果的百叶窗式卷帘。

4.根据权利要求3所述的在玻璃夹层空腔里安装的塑料薄膜卷帘或百叶窗式卷帘，其特征是，所用的具有透明、防晒、隔热、节能效果的塑料薄膜或透明硬塑料百叶窗片、其镀有的严格控制厚度的金属镜面反光膜，可以是经过真空镀膜或磁控溅射镀膜直接镀在透明塑料薄膜上或透明硬塑料片上的，也可以是将已经镀有所需要的金属镜面反光膜的透明塑料薄膜，与另一层透明塑料薄膜或透明塑料硬片复合而制得的。

5.根据权利要求1所述的在三层玻璃双空腔结构幕墙或门窗内层空腔顶部安装的窗帘盒里面的卷帘，其具体的机械结构特征是，在窗帘盒的活动密封部分，两端有支架，上面有与两端支架相连安装的直径适当的圆筒状横轴，帘体的薄膜或百叶的上端，嵌装在横轴的槽缝里，通过横轴正、反向的转动，能够将带有窗帘下杆的帘体卷起和放下；而在窗帘盒的活动密封部分之外，有与密封部分相联系的能够使横轴转动的手动拉链链条或电动的电机以及对电机的控制及传动机构。

6.根据权利要求3所述的在玻璃夹层空腔里安装的塑料薄膜式卷帘，其特征是，薄膜式卷帘的帘体部分是使用高透明聚酯薄膜或尼龙薄膜等为基材，通过真空镀膜或磁控溅射镀膜工艺，在其表面镀有一层镜面铝或其他金属镜面反光膜的塑料薄膜制成，其对可见光的透光率，可以根据需要控制在3％到70％之间，对红外线的阻隔率则可以控制在30％到97％之间。

7.根据权利要求3所述的在玻璃夹层空腔里安装的百叶窗式卷帘，其特征是，帘体部分可以使用高透明的硬质塑料片条材料，通过真空镀膜或磁控溅射镀膜工艺，在其外表面直接镀上一层镜面铝或其他金属镜面反光膜，也可以将镀有镜面铝或其他金属镜面反光膜的塑料薄膜复合在高透明的硬质塑料片条材料的外表面上制成，其对可见光的透光率，可以根据需要控制在3％到70％之间，对红外线的阻隔率则可以控制在30％到97％之间。