CN110761695A - 动态可调高性能窗户及其运行控制方法 - Google Patents

动态可调高性能窗户及其运行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动态可调高性能窗户及其控制方法，所述窗户包括窗框，在一个窗框上集成了内层窗和外层窗，所述内层窗和外层窗均能全部开启或部分开启，所述内层窗和外层窗在关闭状态时两者之间密封形成具有一定间距的空气层，在所述内层窗和外层窗之间设置有活动遮阳帘。本发明通过在窗框上采用内外窗的结构设计，并在内外窗之间设置活动遮阳帘，从而有效解决了现有窗户所期望的白天太阳总透射比大而夜晚传热系数小的矛盾问题，而且还能在实现噪声可控的同时，方便窗户安装，并降低造价，并且尤其在夏季能够起到有效的遮阳效果。

Description

动态可调高性能窗户及其运行控制方法
技术领域
本发明属于建筑窗户技术领域，特别涉及一种动态可调高性能窗户及其运行控制方法。
背景技术
在高原地区，白天太阳辐照强烈，夜晚气温寒冷。传统窗户由于围护结构热工参数固定不变，其太阳总透射比和传热系数固定，如图1所示，故传统窗户无法解决白天太阳得热要求的太阳总透射比大和夜间防止失热希望的传热系数小的矛盾，造成实际工程项目应用效果欠佳。同时，对于平原等挨近马路的建筑，在夜晚睡觉时常受到噪声控扰，为此常通过设置独立的两道窗户解决隔声问题，一方面造价高昂，另一方面对建筑窗台设置提出高的要求。
而且对于夏热冬冷地区等，夏季幕墙、窗户由于太阳辐照强，窗户造成的空调负荷极大，现有技术常采用外遮阳或内遮阳的形式，来减少空调负荷。由于现有内遮阳不能将热量隔绝到室外，实际遮阳效果较差，而外遮阳由于受到建筑立面效果等的影响，常常难以设置。
此外，对于高层建筑的大面积落地窗，为了安全起见，常需要在室内设置安全护栏，给建筑装修等造成了不便，若采用夹胶钢化玻璃，一方面影响通透性能，另一方面将造成较大的成本投资。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够实现白天太阳总透射比大且夜晚实现传热系数小的性能参数，而且能实现噪声可控，同时针对夏季能够起到有效遮阳效果的动态可调高性能窗户及其运行控制方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：动态可调高性能窗户，包括窗框，其特征在于：在一个窗框上集成了内层窗和外层窗，所述内层窗和外层窗均能全部开启或部分开启，所述内层窗和外层窗在关闭状态时两者之间密封形成具有一定间距的空气层，在所述内层窗和外层窗之间设置有活动遮阳帘。
本发明所述的动态可调高性能窗户，其所述活动遮阳帘由多块独立控制的内遮阳部分组成，每块内遮阳部分的遮阳帘分别与对应窗扇配合，当所有内遮阳部分的遮阳帘处于遮阳状态时，所述活动遮阳帘将内层窗和外层窗之间完全形成遮挡。
本发明所述的动态可调高性能窗户，其在所述内层窗和外层窗之间下部设置有防护栏杆形成安全防护栏，所述安全防护栏与窗框固定连接。
本发明所述的动态可调高性能窗户，其所述内层窗采用传热系数小且隔声性能好的玻璃结构，所述外层窗采用太阳总透射比大的玻璃结构，所述内层窗为中空双层玻璃结构，所述外层窗为单层玻璃结构。
本发明所述的动态可调高性能窗户，其所述内层窗由内开活动窗扇组成，所述内开活动窗扇的边缘部分别通过窗扇连接件与窗框转动连接，通过内开活动窗扇能将内层窗全部开启；所述外层窗由固定窗扇和外开活动窗扇组成，所述外开活动窗扇通过窗扇连接件与窗框转动连接，通过外开活动窗扇能将外层窗部分开启。
本发明所述的动态可调高性能窗户，其所述外开活动窗扇采用上悬活动开启结构。
本发明所述的动态可调高性能窗户的控制方法，其特征在于：
(1)冬季运行模式：对于应用于太阳能热利用的情况，当白天太阳升起，辐照量较大，太阳辐射得热大于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g>h·(tn-tw)，开启内层窗，通过外层窗向室内辐射得热；当下午太阳落下或阴天工况，辐照量较小，太阳辐射得热小于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g<h·(tn-tw)，关闭内层窗，通过增加对流换热热阻，对室内进行保温；
式中：IT(S,γf)为窗户表面总太阳辐照，W/m2；g为太阳总透射比，h为外层窗表面对流换热系数，W/(m2·K)；tn为室内干球温度，K；tw室外干球温度，K；
对于应用于隔声的场合，当室外噪声对室内的影响超过室内噪声要求时，关闭内层窗，隔绝噪音；当室外噪声对室内的影响未超过室内噪声要求时，可打开或者继续关闭内层窗，进行通风或保温隔热；
(2)夏季运行模式：在夏季，白天关闭内层窗，打开或关闭外层窗，让遮阳帘处于遮阳状态，遮挡太阳得热，降低空调负荷，调节室内温度；夜晚，根据室外气温和室内气温情况，当室外空气的焓值低于室内空气焓值时，打开内层窗户和外层窗户，遮阳帘处于收起状态，充分利用自然通风对流对建筑进行降温；
(3)过渡季运行模式：过渡季节室外温度适宜，室内往往过热，为此通过开启内层窗、外层窗，收起遮阳帘，一方面降低传热热阻，另一方面实现自然通风对流，充分对建筑降温。
本发明所述的动态可调高性能窗户的控制方法，其隔声运行模式：白天隔声时，关闭外层窗户，收起遮阳帘，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、内层窗联合进行隔声，隔声量45-47dB；夜晚隔声时，关闭外层窗户，遮阳帘处于遮阳状态，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、遮阳帘、内层窗联合进行隔声，隔声量47-49dB。
本发明通过在窗框上采用内外窗的结构设计，并在内外窗之间设置活动遮阳帘，从而有效解决了现有窗户所期望的白天太阳总透射比大而夜晚传热系数小的矛盾问题，而且还能在实现噪声可控的同时，方便窗户安装，并降低造价，并且尤其在夏季能够起到有效的遮阳效果。
附图说明
图1是传统窗户围护结构热工参数固定不变的示意图。
图2是本发明实施例1的结构示意图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
图4是本发明冬季供暖运行控制原理示意图。
附图标记：1为窗框，2为内层窗，3为外层窗，4为活动遮阳帘，5为安全防护栏，6为内开活动窗扇，7为固定窗扇，8为外开活动窗扇。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图2所示，一种动态可调高性能窗户，包括窗框1，在一个窗框1上集成了内层窗2和外层窗3，所述内层窗2和外层窗3均能全部开启或部分开启，即内层窗和外层窗一定具有可开启部分，所述内层窗2采用传热系数小且隔声性能好的玻璃结构，所述外层窗1采用太阳总透射比大的玻璃结构，本实施例中，所述内层窗2则为传热系数较小且隔声效果较好的中空双层玻璃结构，所述外层窗3为太阳总透射比较大的单层玻璃结构，所述内层窗2和外层窗3在关闭状态时两者之间密封形成3-5cm的空气层，在所述内层窗2和外层窗3之间设置有活动遮阳帘4。
在本实施例中，所述活动遮阳帘4由多块独立控制的内遮阳部分组成，每块内遮阳部分的遮阳帘分别与对应窗扇配合，当所有内遮阳部分的遮阳帘处于遮阳状态时，所述活动遮阳帘4将内层窗2和外层窗3之间完全形成遮挡。
其中，所述内层窗2由内开活动窗扇6组成，所述内开活动窗扇6的边缘部分别通过窗扇连接件与窗框1转动连接，通过内开活动窗扇6能将内层窗2全部开启；所述外层窗3由固定窗扇7和外开活动窗扇8组成，所述外开活动窗扇8通过窗扇连接件与窗框1转动连接，所述外开活动窗扇8采用上悬活动开启结构，通过外开活动窗扇8能将外层窗3部分开启。
本发明的动态可调高性能窗户的控制方法，具体为：
(1)冬季运行模式：如图4所示，对于应用于太阳能热利用的情况，当白天太阳升起，辐照量较大，太阳辐射得热大于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g>h·(tn-tw)，开启内层窗，通过外层窗向室内辐射得热；当下午太阳落下或阴天工况，辐照量较小，太阳辐射得热小于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g<h·(tn-tw)，关闭内层窗，通过增加对流换热热阻，对室内进行保温。
式中：IT(S,γf)为窗户表面总太阳辐照，W/m2；g为太阳总透射比，h为外层窗表面对流换热系数，W/(m2·K)；tn为室内干球温度，K；tw室外干球温度，K。
对于应用于隔声的场合，当室外噪声对室内的影响超过室内噪声要求时，关闭内层窗，隔绝噪音；当室外噪声对室内的影响未超过室内噪声要求时，可打开或者继续关闭内层窗，进行通风或保温隔热。
(2)夏季运行模式：在夏季，白天关闭内层窗，打开或关闭外层窗，让遮阳帘处于遮阳状态，遮挡太阳得热，降低空调负荷，调节室内温度；夜晚，根据室外气温和室内气温情况，当室外空气的焓值低于室内空气焓值时，打开内层窗户和外层窗户，遮阳帘处于收起状态，充分利用自然通风对流对建筑进行降温。
(3)过渡季运行模式：过渡季节室外温度适宜，室内往往过热，为此通过开启内层窗、外层窗，收起遮阳帘，一方面降低传热热阻，另一方面实现自然通风对流，充分对建筑降温。
隔声运行模式：白天隔声时，关闭外层窗户，收起遮阳帘，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、内层窗联合进行隔声，隔声量45-47dB；夜晚隔声时，关闭外层窗户，遮阳帘处于遮阳状态，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、遮阳帘、内层窗联合进行隔声，隔声量47-49dB。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：为了提高窗户的安全性，在所述内层窗2和外层窗3之间下部设置有防护栏杆形成安全防护栏5，所述安全防护栏5与窗框1固定连接。
本发明的窗户结构设计性能与传统断桥铝合金结构设计性能相比，本发明的传热系数为1.7W/(m2·K)，太阳光总透射比为0/0.82，隔声效果47bB，气密性8级，其性能均优于传统断桥铝合金结构的传热系数为1.8W/(m2·K)，太阳光总透射比为0.26，隔声效果42bB，气密性8级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.动态可调高性能窗户，包括窗框(1)，其特征在于：在一个窗框(1)上集成了内层窗(2)和外层窗(3)，所述内层窗(2)和外层窗(3)均能全部开启或部分开启，所述内层窗(2)和外层窗(3)在关闭状态时两者之间密封形成具有一定间距的空气层，在所述内层窗(2)和外层窗(3)之间设置有活动遮阳帘(4)。
2.根据权利要求1所述的动态可调高性能窗户，其特征在于：所述活动遮阳帘(4)由多块独立控制的内遮阳部分组成，每块内遮阳部分的遮阳帘分别与对应窗扇配合，当所有内遮阳部分的遮阳帘处于遮阳状态时，所述活动遮阳帘(4)将内层窗(2)和外层窗(3)之间完全形成遮挡。
3.根据权利要求1所述的动态可调高性能窗户，其特征在于：在所述内层窗(2)和外层窗(3)之间下部设置有防护栏杆形成安全防护栏(5)，所述安全防护栏(5)与窗框(1)固定连接。
4.根据权利要求1所述的动态可调高性能窗户，其特征在于：所述内层窗(2)采用传热系数小且隔声性能好的玻璃结构，所述外层窗(1)采用太阳总透射比大的玻璃结构，所述内层窗(2)为中空双层玻璃结构，所述外层窗(3)为单层玻璃结构。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的动态可调高性能窗户，其特征在于：所述内层窗(2)由内开活动窗扇(6)组成，所述内开活动窗扇(6)的边缘部分别通过窗扇连接件与窗框(1)转动连接，通过内开活动窗扇(6)能将内层窗(2)全部开启；所述外层窗(3)由固定窗扇(7)和外开活动窗扇(8)组成，所述外开活动窗扇(8)通过窗扇连接件与窗框(1)转动连接，通过外开活动窗扇(8)能将外层窗(3)部分开启。
6.根据权利要求5所述的动态可调高性能窗户，其特征在于：所述外开活动窗扇(8)采用上悬活动开启结构。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的动态可调高性能窗户的控制方法，其特征在于：
(1)冬季运行模式：对于应用于太阳能热利用的情况，当白天太阳升起，辐照量较大，太阳辐射得热大于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g>h·(tn-tw)，开启内层窗，通过外层窗向室内辐射得热；当下午太阳落下或阴天工况，辐照量较小，太阳辐射得热小于外层窗对流换热失热时，即IT(S,γf)·g<h·(tn-tw)，关闭内层窗，通过增加对流换热热阻，对室内进行保温；
式中：IT(S,γf)为窗户表面总太阳辐照，W/m2；g为太阳总透射比，h为外层窗表面对流换热系数，W/(m2·K)；tn为室内干球温度，K；tw室外干球温度，K；
对于应用于隔声的场合，当室外噪声对室内的影响超过室内噪声要求时，关闭内层窗，隔绝噪音；当室外噪声对室内的影响未超过室内噪声要求时，可打开或者继续关闭内层窗，进行通风或保温隔热；
(2)夏季运行模式：在夏季，白天关闭内层窗，打开或关闭外层窗，让遮阳帘处于遮阳状态，遮挡太阳得热，降低空调负荷，调节室内温度；夜晚，根据室外气温和室内气温情况，当室外空气的焓值低于室内空气焓值时，打开内层窗户和外层窗户，遮阳帘处于收起状态，充分利用自然通风对流对建筑进行降温；
(3)过渡季运行模式：过渡季节室外温度适宜，室内往往过热，为此通过开启内层窗、外层窗，收起遮阳帘，一方面降低传热热阻，另一方面实现自然通风对流，充分对建筑降温。
8.根据权利要求7所述的动态可调高性能窗户的控制方法，其特征在于：隔声运行模式：白天隔声时，关闭外层窗户，收起遮阳帘，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、内层窗联合进行隔声，隔声量45-47dB；夜晚隔声时，关闭外层窗户，遮阳帘处于遮阳状态，关闭内层窗，依靠外层窗、空气层、遮阳帘、内层窗联合进行隔声，隔声量47-49dB。
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