CN1114078C - 在建筑物中的透明绝热装置 - Google Patents

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Abstract

屋面件(1)具有至少三块平行的透明或半透明的板(2，3，4)。面向建筑物内的第一间隙(5)充填有气体，第二间隙(6)充填有染色的或含颜料的以吸收红外线光但至少对于可见光来说部分是透明的循环液体(7)。这确保了建筑物内良好地不受热辐射的影响并提供了一种获取热能的有效方式。可以通过各种措施改善效率。

Description

在建筑物中的透明绝热装置
本发明涉及一种建筑物中的透明绝热装置。可以从EP-B-75464中知道这类装置。它包括一块液体流经其间间隙的透明连接板。液体吸收红外线光。通过入射阳光加热液体并可以用液体给建筑物供暖或在夏日里用于提供荫蔽处所。在一个实施例中，在连接板外侧还安置了玻璃面板。
在WO95/22886中描述了另一种透明的绝热连接板。
EP-A-346320还描述了另一种透明绝热件。一个实施例涉及了四块平行透明板的布局。在冬季工作中，液体流经建筑物外侧的间隙。以低于外界气温的温度供应液体。外界空气通过外板略微加热液体。一个热力泵设置在循环加热液体的环路中，它将液体重新冷却到输入温度。热力泵被用于将所获热能提高到更高温度级。在夏季里，低于建筑物内部温度的液体作用于最内侧间隙。液体因此总是在冷侧间隙内循环流动，向液体传热是通过传热和热对流实现的。但是，这种绝热规定了比较高的热力泵能量要求。
US-A-4380994披露了另一种绝热结构，它包括三块板。在夏季里，外间隙充填有液体。液体是静态的且不循环。相反地，在冬季里，内间隙中充填有液体。
本发明的目的是改进上述类型的建筑物外绝热装置，从而更好地控制建筑物内的能耗并同时可以更好地利用入射阳光。此目的可通过权利要求的特征组合而实现。
以下将结合附图来描述本发明的实施例。其中：
图1、2示出了第一实施例；
图3-图9示出了七个其它的实施例。
图1示出了屋面件1的示意横截面。它具有三块相互平行的如由玻璃制成的(镶嵌三层玻璃)透明板2、3、4。板4面向建筑物内侧。在板3、4之间的间隙5内填充有空气或其它的绝热性更好的气体并且所述板间间隙用于绝热。外板2与中心板3之间的间隙6填充有染色的或含颜料的液体7。设计染色或颜料淀积作用以便允许光线实际上不受阻碍地穿透液体7，但红外线光被尽可能完全地吸收了。但是，还可以通过更强的颜料淀积作用(Pigmentierung)和吸收部分可见光以便相应地荫蔽建筑物内部。
间隙6内的液体7通过泵8和连接对置两侧的间隙6的环路9循环流动。加热液体7例如可以被引导着流经热水容器11的热交换器10。热水容器11例如可以具有辅助的电加热器12。作为一种替换方式，例如可以给地板加热系统配备环路9。液体7的热量也可以通过热力泵被升高到更高温度级别。通过颜料淀积和染色效果的变化可以将液体7染成深浅不同的颜色。这允许液体7得到可以变化的光的吸收。尽管液体十分透明，但也可以有层次变化地荫蔽液体后面的建筑物内部。因为设有透明绝热层，所以吸收热能不可能不受控制地进入建筑物内。但如果需要，则可以利用这些能量。如果不利用这些热能，则关闭泵8。液体因此只用于吸收光线或吸收红外线光线。
当屋面件高度增大时，水压也增大了。在连接板中，这是不成问题的，因为连接板给屋面件提供必需的稳定性。就此而论，对于装配绝热玻璃来说，玻璃强度很高，使用硬化玻璃且尤其是化学硬化玻璃时这是有利的。这就是说，在1米见方的玻璃窗中，6毫米的玻璃厚度足以无需附加静力学辅助地承受水压。在落地窗(geschosshohenFenster)中，所需玻璃厚度在无静力学辅助的情况下将特别大。可以通过加入板与板之间的静拉伸接头13(Zugverbindung)来避免这种现象。这些拉伸接头13可以是直线的或点状的。与中心部相比，在窗户的下部中更需要这些接头13，在这里的水压最高。在上部(目光水平高度)中，可以完全省去拉伸接头13，这对透明(观察)有帮助。图2示出了一种这些拉伸接头13可能布置在具有窗框14的落地窗中的情况。拉伸接头13可以由玻璃制成并可被粘到板2、3上。
在下述实施例中，相似部件用相同参考数字表示，从而无须具体描述这些部件。
图3示出了第二实施例。屋面件1在这里被制成连接板，它可以是由塑料挤压制成的。第一间隙5明显较宽，它被许多个沿纵向水平延伸的薄板条15分隔开。薄板条15的宽度B显著地大于(至少四倍)相邻薄板条15的间距A。由于功能不同，所以在板之间形式各异地形成和布置薄板条15、16。在建筑物外侧的板间间隙6内，薄板条16窄厚且间隔远。这获得了必需的连接板稳定性，其中液体7可以良好地流过间隙6。在建筑物内侧的板间间隙5中，薄板条15宽薄且距离较近。由此获得了所需的连接板绝热效果，其中抑制了如WO95/22886所述的间隙内的热对流。
上述层状结构对于遮蔽阴凉来说是理想的。本发明的使用范围包括大表面的透明屋面如办公建筑和低能建筑物。如果除了荫蔽场所外还要加强能耗以便获得零加热建筑物，则必须对上述设计方案作进一步补充。以下是几个致力于此的可行方案。
图4示出了一种可行方案。两个间隙5、6分别与一个环路相连9、16。一个小容器17储存液体7。容器17内的液面高度低于屋面件1的下边缘，这与图4所示是不同的。三通阀18、19设置在环路9、16中，它们有选择地允许液体7经其中一条环路9或16循环流动或者允许间隙5、6的上端通风。
当需要荫蔽或减少红外线光入射时，在外间隙6中充填染色液体7，而在内间隙中5充填空气。泵8处于工作状态并且阀18、19处于如图所示的位置。当需要加热建筑物时，允许液体从外层流入内层。为此，使阀18、19反向，从而液体7流出间隙6。关闭泵8并且打开泵20。因此，光线在间隙5内被吸收了，内板4被加热到液体7的温度，由此直接加热了建筑物内部。另外，地板加热系统21例如可以配备环路16。
图5示出了另一个此类可行方案。在这里，透明或半透明的屋面件1被分成许多隔断24，它们可以绕水平轴线或垂直轴线25转动180度。于是，如果需要，充填了吸收液的层是外侧层以便荫蔽建筑物，或者它是内侧层以便加热建筑物。
图6示出了另一个可行方案。另一个具有间隙28和附加板29的透明绝热层被安装在充填有液体7的建筑物外侧间隙6的前面。于是，形成了两个透明绝热层其间形成了一个充填有液体7的中间层6。这提高了液体7中的能量收益，因为减少了传向外界的热损失。在无须加热的季节里，液体中的传热必须比向内部传热多得多地向外侧传热。建筑物外的绝热层28、29必须具有一个变化的k值，或者这个值必须比建筑物内绝热层5的值高许多。
对于装配绝热玻璃的结构方案来说，这意味着镶嵌三块玻璃被扩展为镶嵌四块玻璃。形成了三个板间间隙5、6、28。在中央间隙6内充填有循环液7。为了使建筑物内的板间间隙5的k值远大于建筑物外的值，所以在内间隙中必须填充惰性气体如氙，而在外间隙中只需要填充空气。
外板间间隙28的k值可以通过通风板30改变，所述通风板允许外板间间隙28的空气受调节地与外界空气循环。如果必须加热液体，则通风板30保持关闭状态。防止了空气循环并且在外板间间隙28中获得了良好的k值，这样就通过液体7吸收光线而提高了能量收益效率，同时显著提高了整个板设计结构的k值。如果必须冷却液体7，则开启通风板30。经外板间间隙28循环的外界空气持续地冷却间隙6内的液体7。泵8是关闭的。
对于连接板的设计方案(图7)来说，这意味着将三块连接板扩展为四块连接板。形成了三个板间间隙5、6、28。具有薄宽的板条15的内板间间隙5用于绝热。中央板间间隙6充填有染色的或带颜料的循环液体7并且它用于吸收光或红外线。外板间间隙28用于使液体7与外界隔绝。就绝热来说，间隙28中的板条31没有得到最佳设计，从而内间隙5的k值比外间隙28的k值要好得多。外板间间隙28中的通风板30允许空气在此间隙内循环并因此允许有一个变化的k值。
另一个可行方案在图8、9中示出了。在建筑物内，具有第四板34和间隙35的第二充液层安装在透明绝热层5的前面。形成了两个具有中间透明绝热层的充液层。外充液层6主要用于通过吸收光线来荫蔽整个层状结构另外还用于获得热能。在此层后面的绝热层确保了液体吸收能量不会不受控制地进入建筑物内部。内充液层用于通过吸收光线来获得热能。因为透明绝热层安装在内层的前面，所以效率很高。热能通过内层液体7的循环被进一步传给理想的部位。液体的染色或颜料淀积作用决定了它的吸收程度。
如果需要热能，则尽管荫蔽了层状结构，外层液体循环也允许在理想位置满足供热要求。如果在内充液层35中吸收了光线，则此层被染色或添加了颜料，外充液层未被染色并因而是透明的。如果在外层中吸收光线，则颜料淀积作用或染色效果正好相反。这两个充液层染色的准确匹配允许精确控制热能收益与荫蔽之间的理想关系函数。
当然，如果需要，此系统也可以被用于给建筑物供应能量。可以省去一个附加的加热系统。瞬时入射的太阳能和气象数据给系统控制提供了所需的参数。可以设置许多个储存着颜色不同的液体的小容器17，容器有选择地通过阀与环路9、16相连，或者可以在环路9、16中设置独立的染色装置。
作为一种替换方案，液体7可以从外间隙6或内间隙35中被排空，如在图3的实施例中的那样。
如上所述，内间隙35用于获得热能。循环速度相当高。间隙内的温度大约等于20℃的低温范围。外间隙6用于荫蔽。液体7比较缓慢地循环或者根本不循环。绝热层5使内间隙6与建筑物内部分开。在平均的外界温度下，在此温度下可保持大约60℃的高温。可以理想地将这些温度用于家用热水，这在夏季和过度季节里是主要的热能需求。此时，也非常需要荫蔽。为了更好地获得这些不同的温度范围，外间隙6比内间隙薄是有利的。因此，需要加热的材料更少。它更快速地反应以便加热。与此同时，获得了理想的隔音效果。利用这样的液体，存在着因内层和外层厚度不同而声波传导能力差的材料。在此系统设计方案中，可以省去屋面件中的其它储液材料。这意味着此系统设计方案在没有附加的内部存储仓壁的情况下也是完全可行的。该有效区大了许多。这种方案也可被用于轻型构造、构架结构和用于建造储存空间小的坚固的如砖头或木头的砌筑体。
对于装配绝热玻璃的设计方案来说(图8)，这意味着镶嵌四块玻璃，外板间间隙6和内板间间隙35充填有液体，中央板间间隙充填有绝热性能良好的惰性气体。
对于连接板的设计方案来说(图9)，这意味着在内板间间隙6和外板间间隙35中设置窄厚的宽间隔板条16、36，从而液体可以良好地在它们之间循环流动并且连接板获得了所需的稳定性。具有小间隔的宽薄板条15设置在中央板间间隙5内，于是确保了所需的绝热效果。另一个优点就是吸收光线的循环液体的温度比较低。因此，连接板材料(主要是塑料)比在其中出现了很高温度的薄的坚固吸收结构中受到更小的应力。

Claims (8)

1.一种在建筑物中的透明绝热装置，它包括一个具有四块平行的透明或半透明的板(2，3，4，34)的屋面件(1)，所述板限定出了第一中央间隙(5)、面向建筑物外面的第二间隙(6)、面向建筑物内部的第三间隙(35)，在第一间隙(5)内填充有气体，另外两个间隙(6，35)与至少一条具有一个循环泵(8，20)的液体环路(9，16)相连，从而吸收光线的液体(7)有选择地流过至少其中一个间隙(6，35)，该装置还包括一个控制器，其特征在于，如此设计和建立所述控制器，即在外界高温和阳光照射下，液体(7)至少在第二间隙(6)中循环流动，在外界低温下，它在第三间隙(35)内循环流动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一间隙(5)被许多个沿纵向水平延伸的薄板条(15)分开，它们的宽度(B)至少比相邻薄板条(15)之间的间隔(A)大四倍。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第二间隙(6)比第三间隙(35)窄。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，与第三间隙(35)相连的环路(16)由一个建筑物加热件(21)引导。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，与第二间隙(6)相连的环路(9)与一个热水容器(11)相连。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，许多个储存含不同颜料的液体的容器(17)设置在液体环路(9，16)中，所述容器有选择地通过阀与环路(9，16)相连。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，环路(9，16)中的独立染色装置与第二间隙和第三间隙(6，35)相连。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，拉伸接头(13，16，36)将两块最外侧板(2，34)与邻近它们的板(3，4)连接起来。
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