CN110360701A - 一种多效蓄能式双层呼吸幕墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，包括外层高透玻璃幕墙、外层通风口、空气夹层、可调控蓄能百叶、内层玻璃幕墙、室内送风口、室内送风风机、室内回风口；外层高透玻璃幕墙和内层玻璃幕墙之间设有空气夹层，可调控蓄能百叶安装于该空气夹层中；外层高透玻璃幕墙设有若干个可开闭的外层通风口，外层通风口与空气夹层相连通；内层玻璃幕墙上设有与空气夹层连通的室内送风口和室内回风口；室内送风风机位于室内送风口的室内一侧；室内送风风机的开关与室内送风口的开闭联动。本发明既能在冬季吸收、存储太阳热能，又能在夏季和过渡季节实现全天被动冷却、蓄冷，从而降低建筑物全年空调采暖能耗。
Description
技术领域
本发明涉及幕墙，尤其涉及一种多效蓄能式双层呼吸幕墙。
背景技术
建筑幕墙是建筑外围护结构的重要组成部分，具有美观、通透、时尚等优点，是现代大型和高层建筑外围护结构的最佳选择，但由于玻璃幕墙热容量小、保温效果差，玻璃幕墙建筑大部分也都是高耗能建筑。因此，研发一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述不足，提供了一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，充分利用双层呼吸幕墙随气候变化动态调节能力强的特点，同时利用空气夹层中遮阳百叶的形态特征，将太阳能集热、天空辐射致冷和相变蓄能技术巧妙地与双层呼吸幕墙相结合，利用遮阳百叶叶片表面涂抹光谱选择性吸收涂层、内部包裹相变蓄热材料，根据气候条件调节百叶叶片的角度和风口的开闭，实现改善室内热环境和降低建筑冷热负荷的目的。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，包括外层高透玻璃幕墙、外层通风口、空气夹层、可调控蓄能百叶、内层玻璃幕墙、室内送风口、室内送风风机、室内回风口；
所述外层高透玻璃幕墙和内层玻璃幕墙之间设有空气夹层，可调控蓄能百叶安装于该空气夹层中；
室外一侧的外层高透玻璃幕墙设有若干个可开闭的外层通风口，外层通风口与空气夹层相连通；
空调采暖房间一侧的内层玻璃幕墙上设有与空气夹层连通的室内送风口和室内回风口；室内送风风机位于室内送风口的室内一侧；室内送风风机的开关与室内送风口的开闭联动，即室内送风口开启时室内送风机开启，室内送风口关闭时室内送风机也同时关闭。
进一步地，所述外层高透玻璃幕墙所使用的材料为在8-13μm的大气窗口波段内具有高透过率的特殊玻璃或透明建材。
进一步地，所述可调控蓄能百叶的叶片可收起和打开，且可沿水平轴360°旋转，可调控蓄能百叶的叶片材质为铝合金包裹相变材料，相变材料的相变温度范围为20℃-40℃。
进一步地，所述可调控蓄能百叶的叶片正反面分别涂布有正面光谱选择性吸收涂层和反面光谱选择性吸收涂层；其中，正面光谱选择性吸收涂层为太阳能选择性吸收涂层，其光谱性质为0.2-3μm太阳光谱范围的吸收率大于等于0.9，其他波段范围具有较低的发射率；反面光谱选择性吸收涂层为可实现日间辐射致冷的发射涂层，其光谱性质为8-13μm大气窗口波段范围的发射率大于等于0.8，其他波段范围具有较高的反射率；冬季时正面光谱选择性吸收涂层朝外，夏季时反面光谱选择性吸收涂层朝外。
根据外层通风口、室内送风口和室内回风口的开闭情况，空气夹层内空气的流动具有不同的形式，分为若干种工作模式，包括无通风模式、外呼吸模式、内呼吸模式、排风模式和供风模式，工作过程分别阐述如下：
无通风工作模式：该模式主要在冬季空气夹层的空气温度低于房间的采暖温度或者房间不需要采暖的时候运行，此时外层通风口、室内送风口和室内回风口均关闭，可调控蓄能百叶的叶片可收起或打开，空气夹层形成一个封闭的“空气墙”，增大双层幕墙的热阻，减少建筑内部与外界传热，降低建筑能耗。
外呼吸工作模式：该模式主要在夏季和过渡季节空气夹层内的空气温度高于空调房间设定温度且不需要额外排风时运行，此时外层通风口开启，室内送风口和室内回风口关闭；可调控蓄能百叶的叶片打开，百叶的反面光谱选择性吸收涂层向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙向天空发射而产生制冷效果，使得包裹有相变材料的可调控蓄能百叶温度低于环境空气温度。从外层通风口流进空气夹层的空气在被可调控蓄能百叶降温后会进一步冷却外层高透玻璃幕墙和内层玻璃幕墙，降低夏季建筑冷负荷。
内呼吸工作模式：该模式主要在冬季空气夹层的空气温度高于房间的采暖温度时运行，此时室内送风风机、室内送风口和室内回风口开启，外层通风口关闭；可调控蓄能百叶的叶片打开，百叶的正面光谱选择性吸收涂层向外，百叶能吸收透过外层高透玻璃幕墙的太阳辐射，并将热量存储在相变材料中；在室内送风风机的作用下，室内空气会从室内回风口流进空气夹层，被可调控蓄能百叶加热后，经室内送风口送回室内，为建筑提供热风采暖。
排风工作模式：该模式主要在夏季和过渡季节空气夹层内的空气温度高于空调房间设定温度且需要额外排风时运行，此时外层通风口和室内回风口开启，室内送风口关闭，空气夹层内的空气与室内空气温度的温差会形成热虹吸效应，此时在热虹吸的作用下，室内较冷的空气会经室内回风口流入空气夹层冷却外层高透玻璃幕墙和内层玻璃幕墙，实现被动式排风并降低建筑冷负荷；同时可调控蓄能百叶的叶片打开，百叶的反面光谱选择性吸收涂层向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙向天空发射而产生制冷效果，降低包裹有相变材料的可调控蓄能百叶温度，进一步降低空调负荷。
供风工作模式：该模式主要在夏季和过渡季节室外环境空气温度或者空气夹层内的空气温度低于空调房间设定温度时，或者冬季空气夹层的空气温度高于房间的采暖温度且需要额外新风时运行，此时外层通风口、室内送风口和室内送风风机开启，室内回风口关闭，室内送风风机会将低于房间温度的空气夹层内的空气直接送入室内，降低空调负荷；同时可调控蓄能百叶的叶片打开，夏季和过渡季节时百叶的反面光谱选择性吸收涂层向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙向天空发射而产生制冷效果，降低包裹有相变材料的可调控蓄能百叶温度，进一步降低空调负荷；冬季时百叶的正面光谱选择性吸收涂层向外，包裹有相变材料的可调控蓄能百叶吸收储存透过外层高透玻璃幕墙的太阳辐射，加热空气夹层的空气为房间供暖。
本发明与现有技术相比的优点是：本发明的多效蓄能式双层呼吸幕墙，充分利用双层呼吸幕墙随气候变化动态调节能力强的特点，同时利用空气夹层中遮阳百叶的形态特征，将太阳能集热、天空辐射致冷和相变蓄能技术巧妙地与双层呼吸幕墙相结合，利用遮阳百叶叶片表面涂抹光谱选择性吸收涂层、内部包裹相变蓄热材料，冬季白天时吸收、储存太阳辐射能量，夏季储存通过大气窗口辐射散热所获得的冷量，同时配合空气夹层的气流流动形式，改善室内热环境，降低建筑物空调采暖负荷。
附图说明
图1是本发明无通风模式的工作示意图。
图2是本发明外呼吸模式的工作示意图。
图3是本发明内呼吸模式的工作示意图。
图4是本发明排风模式的工作示意图。
图5是本发明供风模式的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详述。
如图1所示，一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，包括外层高透玻璃幕墙1、外层通风口2、空气夹层3、可调控蓄能百叶4、内层玻璃幕墙5、室内送风口6、室内送风风机7、室内回风口8；
所述外层高透玻璃幕墙1和内层玻璃幕墙5之间设有空气夹层3，可调控蓄能百叶4安装于该空气夹层3中；
室外一侧的外层高透玻璃幕墙1设有若干个可开闭的外层通风口2，外层通风口2与空气夹层3相连通；
空调采暖房间一侧的内层玻璃幕墙5上设有与空气夹层3连通的室内送风口6和室内回风口8；室内送风风机7位于室内送风口6的室内一侧；室内送风风机7的开关与室内送风口6的开闭联动，即室内送风口开启时室内送风机开启，室内送风口关闭时室内送风机也同时关闭。
进一步地，所述外层高透玻璃幕墙1所使用的材料为在8-13μm的大气窗口波段内具有高透过率的特殊玻璃或透明建材。
进一步地，所述可调控蓄能百叶4的叶片可收起和打开，且可沿水平轴360°旋转，可调控蓄能百叶4的叶片材质为铝合金包裹相变材料9，相变材料9的相变温度范围为20℃-40℃。
进一步地，所述可调控蓄能百叶4的叶片正反面分别涂布有正面光谱选择性吸收涂层10和反面光谱选择性吸收涂层11；其中，正面光谱选择性吸收涂层10为太阳能选择性吸收涂层，其光谱性质为0.2-3μm太阳光谱范围的吸收率大于等于0.9，其他波段范围具有较低的发射率；反面光谱选择性吸收涂层11为可实现日间辐射致冷的发射涂层，其光谱性质为8-13μm大气窗口波段范围的发射率大于等于0.8，其他波段范围具有较高的反射率；冬季时正面光谱选择性吸收涂层10朝外，夏季时反面光谱选择性吸收涂层11朝外。
根据外层通风口2、室内送风口6和室内回风口8的开闭情况，空气夹层3内空气的流动具有不同的形式，分为若干种工作模式，包括无通风模式、外呼吸模式、内呼吸模式、排风模式和供风模式，工作过程分别阐述如下：
无通风工作模式：如图1所示，该模式主要在冬季空气夹层的空气温度低于房间的采暖温度或者房间不需要采暖的时候运行，此时外层通风口2、室内送风口6和室内回风口8均关闭，可调控蓄能百叶4的叶片可收起或打开，空气夹层3形成一个封闭的“空气墙”，增大双层幕墙的热阻，减少建筑内部与外界传热，降低建筑能耗。
外呼吸工作模式：如图2所示，该模式主要在夏季和过渡季节空气夹层3内的空气温度高于空调房间设定温度且不需要额外排风时运行，此时外层通风口2开启，室内送风口6和室内回风口8关闭；可调控蓄能百叶4的叶片打开，百叶的反面光谱选择性吸收涂层11向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙1的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙1向天空发射而产生制冷效果，使得包裹有相变材料9的可调控蓄能百叶4温度低于环境空气温度。从外层通风口2流进空气夹层3的空气在被可调控蓄能百叶4降温后会进一步冷却外层高透玻璃幕墙1和内层玻璃幕墙5，降低夏季建筑冷负荷。
内呼吸工作模式：如图3所示，该模式主要在冬季空气夹层的空气温度高于房间的采暖温度时运行，此时室内送风风机7、室内送风口6和室内回风口8开启，外层通风口2关闭；可调控蓄能百叶4的叶片打开，百叶的正面光谱选择性吸收涂层10向外，百叶能吸收透过外层高透玻璃幕墙1的太阳辐射，并将热量存储在相变材料9中；在室内送风风机7的作用下，室内空气会从室内回风口8流进空气夹层3，被可调控蓄能百叶4加热后，经室内送风口6送回室内，为建筑提供热风采暖。
排风工作模式：如图4所示，该模式主要在夏季和过渡季节空气夹层3内的空气温度高于空调房间设定温度且需要额外排风时运行，此时外层通风口2和室内回风口8开启，室内送风口6关闭，空气夹层3内的空气与室内空气温度的温差会形成热虹吸效应，此时在热虹吸的作用下，室内较冷的空气会经室内回风口8流入空气夹层3冷却外层高透玻璃幕墙1和内层玻璃幕墙5，实现被动式排风并降低建筑冷负荷；同时可调控蓄能百叶4的叶片打开，百叶的反面光谱选择性吸收涂层11向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙1的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙1向天空发射而产生制冷效果，降低包裹有相变材料9的可调控蓄能百叶4温度，进一步降低空调负荷。
供风工作模式：如图5所示，该模式主要在夏季和过渡季节室外环境空气温度或者空气夹层3内的空气温度低于空调房间设定温度时，或者冬季空气夹层3的空气温度高于房间的采暖温度且需要额外新风时运行，此时外层通风口2、室内送风口6和室内送风风机7开启，室内回风口8关闭，室内送风风机7会将低于房间温度的空气夹层3内的空气直接送入室内，降低空调负荷；同时可调控蓄能百叶4的叶片打开，夏季和过渡季节时百叶的反面光谱选择性吸收涂层11向外，百叶能反射经过外层高透玻璃幕墙1的太阳辐射，减少太阳得热，同时又能令8-13μm波段的红外辐射穿过外层高透玻璃幕墙1向天空发射而产生制冷效果，降低包裹有相变材料9的可调控蓄能百叶4温度，进一步降低空调负荷；冬季时百叶的正面光谱选择性吸收涂层10向外，包裹有相变材料9的可调控蓄能百叶4吸收储存透过外层高透玻璃幕墙1的太阳辐射，加热空气夹层3的空气为房间供暖。
本发明的双层呼吸幕墙相比单层玻璃幕墙增加了一层玻璃幕墙和中间空气夹层，不仅具有单层玻璃幕墙的优点，而且空气夹层的存在也为采暖、遮阳、通风等建筑节能措施提供了更多的选择。双层呼吸幕墙空气夹层中气流的流动状态会影响建筑的冷、热负荷，其气流流动方式主要有：外呼吸、内呼吸、排风、供风和无通风。外呼吸模式下空气夹层与外界的空气循环可以带走幕墙的热量，内呼吸模式下空气夹层与室内的空气循环可为建筑提供采暖，排风模式下室内的排风流经空气夹层冷却幕墙后排出室外，供风模式下室外新风经空气夹层预热后送入室内，无通风模式下封闭的空气夹层为幕墙提供了更多的保温效果。通过合理控制空气夹层的气流流动，双层呼吸幕墙具有较高的建筑节能潜力，是一项具有良好发展前景的建筑幕墙技术。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，其特征在于：包括外层高透玻璃幕墙、外层通风口、空气夹层、可调控蓄能百叶、内层玻璃幕墙、室内送风口、室内送风风机、室内回风口；
所述外层高透玻璃幕墙和内层玻璃幕墙之间设有空气夹层，可调控蓄能百叶安装于该空气夹层中；
室外一侧的外层高透玻璃幕墙设有若干个可开闭的外层通风口，外层通风口与空气夹层相连通；
空调采暖房间一侧的内层玻璃幕墙上设有与空气夹层连通的室内送风口和室内回风口；室内送风风机位于室内送风口的室内一侧；室内送风风机的开关与室内送风口的开闭联动，即室内送风口开启时室内送风机开启，室内送风口关闭时室内送风机也同时关闭。
2.根据权利要求1所述的一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，其特征在于：所述外层高透玻璃幕墙所使用的材料为在8-13μm的大气窗口波段内具有高透过率的特殊玻璃或透明建材。
3.根据权利要求1所述的一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，其特征在于：所述可调控蓄能百叶的叶片可收起和打开，且可沿水平轴360°旋转，可调控蓄能百叶的叶片材质为铝合金包裹相变材料，相变材料的相变温度范围为20℃-40℃。
4.根据权利要求1所述的一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，其特征在于：所述可调控蓄能百叶的叶片正反面分别涂布有正面光谱选择性吸收涂层和反面光谱选择性吸收涂层；其中，正面光谱选择性吸收涂层为太阳能选择性吸收涂层，其光谱性质为0.2-3μm太阳光谱范围的吸收率大于等于0.9，其他波段范围具有较低的发射率；反面光谱选择性吸收涂层为可实现日间辐射致冷的发射涂层，其光谱性质为8-13μm大气窗口波段范围的发射率大于等于0.8，其他波段范围具有较高的反射率；冬季时正面光谱选择性吸收涂层朝外，夏季时反面光谱选择性吸收涂层朝外。
5.根据权利要求1所述的一种多效蓄能式双层呼吸幕墙，其特征在于：根据外层通风口、室内送风口和室内回风口的开闭情况，空气夹层内空气的流动具有不同的形式，分为若干种工作模式，包括无通风模式、外呼吸模式、内呼吸模式、排风模式和供风模式。
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| CN201910751679.0A Pending CN110360701A (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种多效蓄能式双层呼吸幕墙 |
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| CN (1) | CN110360701A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112594818A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 厦门大学 | 智能调控式建筑表皮循环系统 |
| CN113719004A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-11-30 | 中建五局装饰幕墙有限公司 | 一种新型二次聚焦光热相变蓄能双层玻璃幕墙模块 |
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-
2019
- 2019-08-15 CN CN201910751679.0A patent/CN110360701A/zh active Pending
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