CN110566098A - 一种热交换通风采光窗 - Google Patents
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Abstract
一种热交换通风采光窗，属于建筑工程设计领域。采光窗户包括窗框、窗框内设置的透明层，所述透明窗户设置有五层透光层，透光层之间设置有夹层，多层夹层的间隙中隔层连通，分别形成进气通道和出气通道，进气通道和出气通道的进气口和出气口分别设置在窗框的内侧和/或外侧，其中，热气进口和热气出口在上，凉气出口和凉气进口在下方，本发明可贯彻环境友好型设计理念，充分利用室内外的温度差，进行热交换，以此降低室外的温度差，尽可能地减低能源消耗，减少温室气体排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种采光窗，特别涉及一种热交换通风采光窗，属于建筑工程设计领域。
背景技术
随着温室气体排放的增加，温室效应更加明显，地球温度的上升，人类居住环境变得越来越热，特别是在夏季，室内、车内温度明显升高，空调的运转率也越来越高，温室气体排放也越来越多，造成了恶性循环。另外，由于陆地温室气体排放的原因造成大陆气温升高，与海洋温差变小，使得空气流动减慢，雾霾无法在短时间被吹散，造成很多城市雾霾天气增多，影响人类健康，在2000年后，各地的高温记录经常被打破。据预测，到2400年，已存在于大气中的温室气体成分，将至少使全球平均气温升高1℃；由于排放温室气体的不断增加，将导致全球平均气温额外升高2至6℃。这些因素还会分别引起海平面每世纪上升10厘米和25厘米。要遏制气候变暖的趋势，就必须将全球温室气体排放控制在极其低的水平，即使这样海平面上升的趋势恐怕也难以避免，每世纪10厘米的上升速度可能是最乐观的预测。
降低温室气体排放，保护人类生存环境已经到了迫不可待的地步，人类需要从各个方面、各个角度降低温室气体排放，作为建筑设计人员而言，更需要发挥自己的聪明才智，从每个设计环节贯穿节能环保理念，贯彻降低温室气体排放理念，积小成大、聚少成多，防止温室效应的蔓延，延缓地球温度变暖，降低环境污染，防止海平面上升。
发明内容
针对目前温室气体排放的增加，温室效应更加明显，地球温度的上升，人类居住环境变得越来越热的现象，如何在建筑设计领域贯穿环保理念，降低温室气体排放是面前建筑领域面临的一大课题，为了尽可能地降低温室效应带来的危害，本发明提供一种热交换通风采光窗，其目的是贯彻环境友好型设计理念，充分利用室内外的温度差，进行热交换，以此降低室外的温度差，尽可能地减低能源消耗，减少温室气体排放。
本发明的技术方案是：一种热交换通风采光窗，包括窗框、窗框内设置的透光层，所述透光层设置有五层透光层，透光层之间设置有夹层空间，多层夹层空间中隔层连通，分别形成进气通道和出气通道，进气通道和出气通道的进气口和出气口分别设置在窗框的内侧和外侧，其中，热气进口和热气出口在窗框上方，凉气出口和凉气进口在窗框下方；
进一步，所述热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口设置有一个或多个，进气通道和出气通道的夹层内上方和下方分别设置有与热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口连通的通气口；
进一步，所述窗框的内侧进气口和出气口上配备有与之匹配的密封堵头，其中至少有一个密封堵头的外侧设置有小型阀门，阀门出口连接有排水管；
进一步，所述窗框下方固定水平方向连接有金属板，金属板下方设置有换能器，换能器通过导线与超声波发生器连接；
进一步，所述五层透光层两侧为玻璃层，中间的多层透光层厚度小于等于两侧玻璃层厚度，中间的多层透光层为玻璃层、透明塑料层、有机玻璃层；
进一步，所述窗框的室内上方和下方分别设置有与进气通道和出气通道连通的小型双向风机，室内上方和下方设置的小型双向风机的风向分别与进气通道和出气通道的通风方向一致；
进一步，所述窗框的室内一侧进气口和出气口上滑动设置有移动挡板，移动挡板包括与室内一侧窗框进气口或出气口对应的开口，移动挡板上下边滑动设置在对应的滑槽内；
进一步，所述室内上方和下方分别设置的小型双向风机利用一个切换开关，切换开关同时切换两个小型风机风向，两个小型风机风向相反；
进一步，所述移动挡板包括窗框下方移动挡板和窗框上方移动挡板，窗框下方移动挡板上安装有滑动小把手，窗框上方移动挡板左右两侧设置有拉动小把手或拉动孔，拉动小把手或拉动孔上连接有拉绳，拉绳通过滑轮延伸至纵向窗框下方。
本发明具有的积极效果是：通过在窗框内设置五层透光层，且透光层之间夹层空间的隔层相互连通，能够使相互连通隔层的夹层之间分别形成进气通道和出气通道；通过将进气通道和出气通道的进气口和出气口分别设置在窗框的内侧和/或外侧，能够进行室内和室外之间的气体流通，实施室内外的换气，在进气通道和出气通道之间进行热交换，使较高温度的气流和较低温度的气流之间相互换热，通过换热，能够在夏季利用室内的凉气在夹层中将室外进来的热气降温，使进入室内的空气降温，在冬季，将室外的冷空气利用室内流出的热气加热，使进入室内的空气升温，可避免在夏季换气中进入室内的空气过热，冬季换气中进入室内的空气过冷，可在一定程度上降低空调制冷或制热的时间，节约因制冷或制热所花费的能源；特别是在透光层的中间几层使用厚度较薄、传导率较高的透光层，能够加快换热速度，提高换热效果；通过将热气进口和热气出口设置在窗框上方，将凉气出口和凉气进口在窗框下方，可充分利用热气比重轻、凉气比重大的特点，加快冷热空气的流通，特别是在窗框上分别设置与进气通道和出气通道连通且通风方向一致的小型送风机或小型引风机，能够在内外气压相差不大的情况下，进一步加快空气在进气通道和出气通道中的空气流通；通过在凉气出口和凉气进口上配备有与之匹配的密封堵头，其中至少一个密封堵头的外侧设置有小型阀门，阀门上设置有排水管，有利于在玻璃内部脏污的情况下，将玻璃窗框下方设置的进气口或出气口堵塞，从上方的进气口或出气口灌入清洗水，通过超声波的振动，利用换能器将电能转换成震动的机械能使窗框外部的金属板振动，从而将振动传递到窗框上，将沉积在通道内的脏污振动起来；通过在至少一个堵上设置小型阀门以及排水管，有利用将清洗的污水利用排水管排出，防止清洗水污染室内墙壁；通过在所述窗框的室内一侧进气口和出气口上滑动设置移动挡板，移动挡板包括与室内一侧进气口和或出气口对应的开口，移动挡板上下边滑动设置在滑槽内；能够在自然通风时，使用开口送风或引风，在利用小型双向风机送风时，通过使移动挡板滑动堵塞进气口和出气口，利用小型双向风机的风口流通空气，通过在室内窗框上方和室内窗框下方分别设置小型双向风机，两个小型风机利用一个切换开关，能够通过切换后同时进行送风和引风；通过在窗框下方移动挡板和窗框上方移动挡板，窗框下方移动挡板上安装滑动小把手，窗框上方移动挡板左右两侧设置拉动小把手或拉动孔，拉动小把手或拉动孔上连接有拉绳，拉绳通过滑轮延伸至纵向窗框下方，有利于对移动挡板的左右滑动，在需要时将移动挡板调节到相应的位置，实现进气口或出气口的的开放或堵塞，实现室内外的换气，并在换气过程中实施换能。通过利用本发明，能够降低室内制冷或制热消耗的能源，也能够降低向室外的温室排放，积小成大、聚少成多，降低温室效应带来的负面影响，延缓地球温度变暖，为人类造福。
附图说明
图1通风采光窗的结构示意图。
图2通风采光窗框内下端俯视结构示意图。
图3通风采光窗框内上端仰视结构示意图。
图4沿进气通道的纵向剖面示意图。
图5沿出气通道的纵向剖面示意图。
图6带有小阀门和排水管的堵头。
图7室内设置有小型双向风机的通风采光窗的结构示意图。
图8带有清洗装置的自然通风采光窗的结构示意图。
图9下方移动挡板的侧面结构示意图。
图10上方移动挡板的侧面结构示意图。
图11移动挡板的端面结构示意图。
标号说明：11-进气口、12-窗框、13-出气口、14-透光层、15-进气通道、15a-夹层进气通气口、 16-出气通道、16a-夹层出气通气口、17-引风机、18-送风机、19-换能器、20-金属板、21-导线、22-超声波发生器、23-移动挡板、24-滑槽、24a-固定螺钉、25-小把手、26a-拉动孔、26-滑轮、27-穿绳管、28-拉绳、29-密封堵头、30-小型阀门、31-排水管、32-开口、33-凹陷部、34-塞入部。
具体实施方式
以下参照附图进行说明，在以下的说明中，附图是从窗内面在夏季的情况下进行标注的，冬季情况的下，其进气口、出气口的上下位置与夏季相反，风机总是向着自然通风的方向吹，此时，送风机和引风机的设置位置相反。在此，需要说明的是，所述进气口或出气口是指室内外存在温差且外部没有风的情况下，一旦有风的情况下，可能出现同时从室外向室内进气的情况。
本发明的技术方案是：一种热交换通风采光窗，图1 是通风采光窗的结构示意图。图2是通风采光窗框内下端俯视结构示意图。图3是通风采光窗框内上端仰视结构示意图。图4是沿进气通道的纵向剖面示意图。图5是沿出气通道的纵向剖面示意图。通风能量的采光窗包括窗框12、窗框12内设置的透光层，所述透光层设置有五层透光层14，透光层14之间设置有夹层空间，多层夹层空间中隔层连通，分别形成进气通道15和出气通道16，进气通道15和出气通道16的进气口11和出气口13分别设置在窗框12的内侧和/或外侧，其中，热气进口和热气出口在上，凉气出口和凉气进口在下方。
所述热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口设置有一个或多个，进气通道15和出气通道16的夹层内上方和下方分别设置有与热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口连通的通气口；进气通道15的夹层内上下位置设置有与热气进口和热气出口连通的夹层进气通气口15a，同理，出气通道16的夹层内上下位置设置有与凉气出口和凉气进口连通的通气口连通的夹层出气进出口16a。
图6带有小阀门和排水管31的密封堵头29。所述所述窗框的内侧进气口和出气口上配备有与之匹配的密封堵头29，其中至少有一个密封堵头29的外侧设置有小型阀门30，小型阀门30上连接有排水管31。在本实施例中，所述堵头利用硅胶制作，中间凹陷部33陷入窗框内，凹陷部33的厚度与窗框12厚度相等，凹陷部33两侧高出部分与窗框紧贴，内侧为塞入部34，塞入部34塞入进气口或出气口内部时，塞入部34的高出部分为可弯曲的结构塞入，塞入时可弯曲，塞进后会竖立起来与窗框12紧贴，特别实在有内部水压的情况下彼此间贴的更紧。
当然，密封堵头29也可以是木质的、塑料的只要能够起到密封效果即可，密封堵头29不是经常使用，配备该部件有利于帮助住户对透明层的清洗。
图7是带有清洗装置的自然通风采光窗的结构示意图。所述清洗装置包括窗框12下方通过直角型支架水平方向固定连接有金属板20，直角型支架分别与窗框12和金属板20下侧固利用螺丝固定连接，金属板20下方设置有换能器19，换能器19通过导线21与超声波发生器22连接。
所述换能器19为现有技术，在本实施例中使用了湘潭市天鸿电子研究所生产的纵波换能器，HS-GP100K纵波换能器。
超声波发生器，又称超声波驱动电源、电子箱、超声波控制器，是大功率超声系统的重要组成部分，超声波发生器作用是把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作，是一种很普通的现有技术。
所述五层透光层14两侧为玻璃层，中间的多层透光层14厚度小于等于两侧玻璃层厚度，中间的多层透光层14为玻璃层、透明塑料层、有机玻璃层；在本实施例中，中间设置有有机玻璃层，两侧设置有3mm厚的玻璃层，有机玻璃层厚度为1.5mm。
图8 是室内设置有小型双向风机的通风采光窗的结构示意图。所述窗框的室内上方和下方分别设置有与进气通道和出气通道连通的小型双向风机，室内上方和下方设置的小型双向风机的风向分别与进气通道和出气通道的通风方向一致。室内与进气通道连通的小型双向风机作为小型引风机17，与出气通道连通的小型双向分级起着小型送风机18的作用，小型双向风机为能够正反转的风机，无论是在冬季还是夏季都不用更换风机，只要通过后续的切换开关即可改变风机的送风方向。双向风机安装在室内窗框上，夏季，热气从窗框上部由外部进入室内，小型风机起到小型引风机17的作用，窗框下部双向风机起到小型送风机18的作用。冬季，热气从窗框上部由内部送往室外，小型风机起到小型送风机18的作用，窗框下部双向风机起到小型引风机17的作用，由于本实施例是在夏季使用，所以将室内上部设置的小型双向风机直接标注为小型引风机17，将室内下部设置的小型双向风机直接标注为小型送风机18，如果是在冬季正好相反，由于室内温度大于室外温度，大比重的冷空气从下方进入窗框下方成为冷气的进气通道，窗框上方成为室内热气的出气通道，小型风机的作用相反，室内上部设置的小型双向风机会标注为小型送风机18，下部双向风机会标注为小型引风机17。
所述所述室内上方和下方分别设置的小型双向风机利用一个切换开关，切换开关同时切换两个小型风机风向，两个小型风机风向相反，开通开关后，起到小型送风机18和小型引风机17作用的双向风机按照各自夹层空间中隔层连通，开始同时向相反方向送风通气。
所述窗框12的室内一侧进气口11和出气口13上滑动设置有移动挡板23，移动挡板23包括与室内一侧进气口11和/或出气口13对应的开口32，移动挡板23上下边滑动设置在滑槽24内，移动挡板23可通过外力沿着滑槽24沿着水平窗框12内侧移动, 滑槽24利用固定螺钉24a固定在水平方向的窗框12上。
图9是下方移动挡板23的侧面结构示意图。图10是上方移动挡板的侧面结构示意图。图11是移动挡板的端面结构示意图。所述移动挡板23包括窗框下方移动挡板23和窗框12上方移动挡板23，窗框下方移动挡板23上安装有滑动小把手25，可供移动挡板23的手动移动，窗框上方移动挡板23左右两侧设置有拉动小把手25或拉动孔26a，拉动小把手25或拉动孔26a上连接有拉绳28，拉绳28通过滑轮26延伸至纵向窗框12下方，其中图8中，12为水平方向的窗框，水平方向的窗框12上利用固定螺钉24a固定有滑槽24，移动挡板23设置在滑槽24内，在外力的作用下沿水平方向滑动，可使开口32与进气通道15或出气通道16吻合或者通过移动将进气通道15或出气通道16堵塞。
在本实施例中，为了减少滑轮的设置数量，在滑轮中间设置了穿绳管27，拉绳28从穿绳管27内通过，拉绳28沿着垂直方向的窗框12延伸至下方，有利于利用小型引风机17或小型送风机18进行送风时左右滑动移动挡板23切换开口32的位置，使移动挡板23开口保持与进气口11和出气口13的畅通或堵塞。
本发明通过在窗框12内设置五层透光层，且透光层14之间夹层中隔层相互连通，能够使相互连通的隔层夹层空间之间分别形成进气通道15和出气通道16；通过将进气通道15和出气通道16的进气口11和出气口13分别设置在窗框12的内侧和/或外侧，能够进行室内和室外之间的气体流通，实施室内外的换气，在进气通道15和出气通道16之间进行热交换，使较高温度的气流和较低温度的气流之间相互换热，通过换热，能够在夏季利用室内的凉气在夹层中将室外进来的热气降温，使进入室内的空气降温，在冬季，将室外的冷空气利用室内流出的热气加热，使进入室内的空气升温，可避免在夏季换气中进入室内的空气过热，冬季换气中进入室内的空气过冷，可在一定程度上降低空调制冷或制热的时间，节约因制冷或制热所花费的能源；特别是在透光层14的中间几层使用厚度较薄、传导率较高的透光层14，能够加快换热速度，提高换热效果；通过将热气进口和热气出口设置在水平方向窗框12上方，将凉气出口和凉气进口在水平方向窗框下方，可充分利用热气比重轻、凉气比重大的特点，加快冷热空气的流通，特别是在窗框12上分别设置与进气通道15和出气通道16连通且通风方向一致的小型送风机或小型引风机17，能够在内外气压相差不大的情况下，进一步加快空气在进气通道15和出气通道16中的空气流通；通过在凉气出口和凉气进口上配备有与之匹配的密封堵头29，其中至少一个密封堵头29的外侧设置有小型阀门30，小型阀门30出口端设置有排水管31，有利于在玻璃内部脏污的情况下，将玻璃窗框12下方设置的进气口11或出气口13堵塞，从上方的进气口11或出气口13利用软管等灌入清洗水；由于超声波具有很强的穿透力和较好的方向性，通过利用超声波，其集中的声能在水中能传播较远的距离，利用换能器19超声波在液体中的声能通过换能器19转换成机械振动，通过加入清洗剂，窗框12外部的金属板20振动，从而将振动传递到窗框12以及内部的水中上，在加入适量清洗剂，超声波辐射到清洗剂，使液体中产生保持振动的微气泡，使污物无法附着在透明层以及窗框内表面而剥离，将沉积在通道内的脏污振动起来；通过在至少一个堵上设置微型阀门以及排水管31，有利用将清洗的污水利用排水管31排出，防止清洗水污染室内墙壁；通过在所述窗框12的室内一侧进气口11和出气口13上滑动设置移动挡板23，移动挡板23包括与室内一侧进气口11和或出气口13对应的开口32，移动挡板23上下边滑动设置在滑槽24内；能够在自然通风时，使用开口32送风或引风，在利用小型双向风机送风时，通过使移动挡板23滑动堵塞进气口11和出气口13，利用小型双向风机的风口流通空气，通过在室内窗框上方和室内窗框下方分别设置小型双向风机，两个小型风机利用一个切换开关，能够通过切换后同时进行送风和引风；通过小型送风机和小型引风机17利用一个开关，能够在气动后同时进行送风和引风；通过在窗框下方移动挡板23和窗框上方移动挡板23，窗框下方移动挡板23上安装滑动小把手25，窗框上方移动挡板23左右两侧设置拉动小把手25或拉动孔26a，拉动小把手25或拉动孔26a上连接有拉绳28，拉绳28通过滑轮26延伸至纵向窗框12下方，有利于对移动挡板23的左右滑动，在需要时将移动挡板23调节到相应的位置，实现进气口11或出气口13的的开放或堵塞，实现室内外的换气，并在换气过程中实施换能。通过利用本发明，能够降低室内制冷或制热消耗的能源，也能够降低向室外的温室排放，积小成大、聚少成多，降低温室效应带来的负面影响，延缓地球温度变暖，为人类造福。
Claims (9)
1.一种热交换通风采光窗，包括窗框、窗框内设置的透光层，其特征在于：所述透光层设置有五层透光层，透光层之间设置有夹层空间，多层夹层空间中隔层连通，分别形成进气通道和出气通道，进气通道和出气通道的进气口和出气口分别设置在窗框的内侧和外侧，其中，热气进口和热气出口在窗框上方，凉气出口和凉气进口在窗框下方。
2.根据权利要求1所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口设置有一个或多个，进气通道和出气通道的夹层内上方和下方分别设置有与热气进口和热气出口、凉气出口和凉气进口连通的通气口。
3.根据权利要求1所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述窗框的内侧进气口和出气口上配备有与之匹配的密封堵头，其中至少有一个密封堵头的外侧设置有小型阀门，阀门出口连接有排水管。
4.根据权利要求1所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述窗框下方固定水平方向连接有金属板，金属板下方设置有换能器，换能器通过导线与超声波发生器连接。
5.根据权利要求1所述的一种回收自然通风能量的采光窗，其特征在于：所述五层透光层两侧为玻璃层，中间的多层透光层厚度小于等于两侧玻璃层厚度，中间的多层透光层为玻璃层、透明塑料层、有机玻璃层。
6.根据权利要求1所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述窗框的室内上方和下方分别设置有与进气通道和出气通道连通的小型双向风机，室内上方和下方设置的小型双向风机的风向分别与进气通道和出气通道的通风方向一致。
7.根据权利要求1所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述窗框的室内一侧进气口和出气口上滑动设置有移动挡板，移动挡板包括与室内一侧窗框进气口和出气口对应的开口，移动挡板上下边滑动设置在对应的滑槽内。
8.根据权利要求6所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述室内上方和下方分别设置的小型双向风机利用一个切换开关，切换开关同时切换两个小型风机风向，两个小型风机风向相反。
9.根据权利要求7所述的一种热交换通风采光窗，其特征在于：所述移动挡板包括窗框下方移动挡板和窗框上方移动挡板，窗框下方移动挡板上安装有滑动小把手，窗框上方移动挡板左右两侧设置有拉动小把手或拉动孔，拉动小把手或拉动孔上连接有拉绳，拉绳通过滑轮延伸至纵向窗框下方。
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