CN111734022A - 玻璃幕墙结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃幕墙结构，包括内层玻璃、外层玻璃及隔离条，所述内层玻璃为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃背离所述外层玻璃的一侧上设置有光伏电池板，所述外层玻璃为透光的钢化玻璃，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间具有间隙，所述隔离条位于所述内层玻璃与所述外层玻璃之间，且所述隔离条与所述内层玻璃及所述外层玻璃围合出一密闭的腔体，所述腔体的底部设置有若干进气口，所述腔体通过所述进气口与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体内提供惰性气体。通过隔离出空腔能够有效的提高墙体的保温效果，当室内无采暖及制冷需求时，通过气体供应设备向所述腔体内提供惰性气体，可以降低内层玻璃性能的衰减，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种玻璃幕墙结构。
背景技术
近年来，我国的建筑业能耗、工业能耗、交通能耗，已成为三大“能源”之一。据统计，建筑能耗约占社会总能耗的30％，加上建材生产过程的消耗，社会总能源消耗占46％～47％，而空调能耗又占建筑能耗的40～50％。现有的传统建筑材料保温性能差，不能提供热量、照明和空气交换等功能。而当玻璃幕墙与建筑结合时，保温性更差，建筑能耗更高。
光伏幕墙属于太阳能光伏建筑一体化的重要应用范围，它集合了光伏发电技术和幕墙技术，是一种高科技产品，代表着国际上太阳能建筑一体化技术的最近发展方向。随着时代进步与科学技术的发展，建筑领域发生了深刻的变革，更多节能环保的新技术，新材料层出不穷。呼吸式幕墙作为一种新型玻璃幕墙，凭借其出色的环保节能性能得到了国内外学者的重视，许多研究人员已经进行了大量卓有成效的研究，并有许多成熟的技术己经应用到实际中。呼吸式幕墙是指把玻璃做成双层的，两层玻璃之间具有间隙，利用该玻璃间层来实现冬季加热空气、夏季降温的目的，亦即可以自主“呼吸”的幕墙。当室内无采暖需求时，由于玻璃间层之间没有空气循环，呼吸式幕墙在光线的长时间照射下，容易导致使用寿命的降低，进而影响所述呼吸式幕墙的隔热性能。此外，多数光伏幕墙透光率低导致室内采光受阻，需要提供室内照明，带来多余的能源消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃幕墙结构，具有良好的隔热性能及较高的透光率，当所述室内无采暖及制冷需求时，可以降低内层玻璃性能的衰减，提高其使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供了一种玻璃幕墙结构，包括内层玻璃、外层玻璃及隔离条，所述内层玻璃为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃背离所述外层玻璃的一侧上设置有光伏电池板，所述外层玻璃为透光的钢化玻璃，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间具有间隙，所述隔离条位于所述内层玻璃与所述外层玻璃之间，且所述隔离条与所述内层玻璃及所述外层玻璃围合出一密闭的腔体，所述腔体的底部设置有若干进气口，所述腔体通过所述进气口与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体内提供惰性气体。
可选的，所述腔体的顶部还设置有第一出气口及第二出气口，所述第一出气口位于所述隔离条靠近所述内层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条，所述第二出气口位于所述隔离条靠近所述外层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条，所述进气口位于所述隔离条靠近所述内层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条且所述进气口还与室内连通；
当所述室内无采暖及制冷需求时，所述第一出气口及所述第二出气口均关闭，所述进气口打开，所述气体供应设备向所述腔体提供惰性气体；
当所述室内的温度高于室外的温度时，所述第二出气口关闭，所述第一出气口及所述进气口均打开，所述室内与所述腔体连通以使所述室内的空气进入所述腔体；
当所述室内的温度低于所述室外的温度时，所述第一出气口关闭，所述第二出气口及所述进气口均打开，所述室内的冷空气进入所述腔体并将所述腔体内的热空气从所述第二出气口挤出。
可选的，所述第二出气口还与一负压吸气设备连通，当所述室内无采暖需求时，所述负压吸气设备通过所述第二出气口将所述腔体内的空气抽出。
可选的，所述进气口、所述第一出气口及所述第二出气口处均设置有自动控制阀、流量调节阀和过滤器。
可选的，所述光伏电池板为硅基薄膜光伏电池板。
可选的，所述光伏玻璃中含有卤化物钙钛矿。
可选的，所述外层玻璃的表面覆盖有低反射涂层。
可选的，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间的间隙介于6mm-20mm之间。
可选的，所述内层玻璃和所述外层玻璃与所述隔离条之间均填充有密封胶。
可选的，所述腔体内放置有干燥剂。
本发明提供了一种玻璃幕墙结构，包括内层玻璃、外层玻璃及隔离条，所述内层玻璃为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃背离所述外层玻璃的一侧上设置有光伏电池板，所述外层玻璃为透光的钢化玻璃，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间具有间隙，所述隔离条位于所述内层玻璃与所述外层玻璃之间，且所述隔离条与所述内层玻璃及所述外层玻璃围合出一密闭的腔体，所述腔体的底部设置有若干进气口，所述腔体通过所述进气口与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体内提供惰性气体。具有以下有益效果：
1)在所述光伏玻璃上设置光伏电池板可以吸收太阳光，并将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，然后通过相应的电极引出线接入空调、照明等负载中，有效地利用了光能，并节约了能源的消耗；
2)通过隔离出一腔体能够有效的提高墙体的保温效果，降低建筑物采暖制冷的能耗；
3)当所述室内无采暖及制冷需求时，通过气体供应设备向所述腔体内提供惰性气体，可以降低内层玻璃性能的衰减，提高其使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的玻璃幕墙结构的结构示意图；
其中，附图标记为：
10-内层玻璃；20-外层玻璃；30-隔离条；40-进气口；50-腔体；60-第一出气口；70-第二出气口。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本实施例提供了一种玻璃幕墙结构，包括内层玻璃10、外层玻璃20及隔离条30，所述内层玻璃10为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃10背离所述外层玻璃20的一侧上设置有光伏电池板，所述外层玻璃20为透光的钢化玻璃，所述内层玻璃10与所述外层玻璃20之间具有间隙，所述隔离条30位于所述内层玻璃10与所述外层玻璃20之间，且所述隔离条30与所述内层玻璃10及所述外层玻璃20围合出一密闭的腔体50，所述腔体50的底部设置有若干进气口40，所述腔体50通过所述进气口40与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体50内提供惰性气体。
具体的，所述内层玻璃10可以为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃10背离所述腔体50的一侧上设置有光伏电池板。由于一般的太阳能电池光谱响应的波长范围内在(320nm-1100nm)之间，整个太阳光谱包括紫外区、可见区和红外区，波长380nm-780nm为可见区，紫外线波长范围为0nm-380nm，红外区为波长大于780nm的波段，三者所占太阳能能量百分率分别为7％，47.29％，45.71％。采用透明光伏玻璃让可见光畅通无阻地通过，对可见光的透过率高达99％。通过在所述光伏玻璃上设置光伏电池板可以吸收太阳光，并将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，然后通过相应的电极引出线接入空调、照明等负载中，有效地利用了光能，并节约了能源的消耗。
本实施例中，所述光伏电池板为硅基薄膜光伏电池板，所述硅基薄膜光伏电池板安装在所述内层玻璃10的四周边缘处。硅基薄膜光伏电池板可在任何形状的衬底上制作，可根据建筑需要设计成各种形状，可极大地节省安装空间，减少成本。并且，硅基薄膜光伏电池板可以做成透射部分可见光的形式，有利于光线进入室内，提升照明效果。当然，所述光伏电池板也可以采用晶体硅太阳电池或其他衬底的薄膜光伏电池板，本申请对此不作任何限制。
本实施例中，所述光伏玻璃中含有卤化物钙钛矿。钙钛矿材料性质可调，调整其组成可以使其选择性地吸收特定频率的光。通过在所述光伏玻璃中加入卤化物钙钛矿以使所述光伏玻璃和普通玻璃一样清晰，保证可见光具有较高透过率，同时能够选择性地吸收紫外线和近红外光来产生电能，有利于提高光电转换效率，并将多余的热量留在外面。
玻璃幕墙对室内热环境的影响主要通过两个方面，一方面是太阳辐射透过窗户直接向室内传输热量的部分，含义为相同的条件下太阳辐射直接透过玻璃的能量与玻璃表面的太阳辐射能之比，用玻璃太阳能得热系数(SHGC)表示；另一方面，由于室内和室外之间的温差，不可避免地要通过外窗玻璃的热传导进行热量交换，这部分主要由玻璃的传热系数决定，即玻璃幕墙的保温性能。
本实施例对两组双层玻璃幕墙结构的隔热性能进行了计算比对：
幕墙1为普通双层中空玻璃，内外玻璃均厚5mm，中间空气层厚9mm，自由对流的条件，立式中空玻璃，室外温度34℃，室内温度26℃。
幕墙2为内透明光伏玻璃厚5mm，所述光伏玻璃中加入了卤化物钙钛矿，外普通玻璃厚5mm，中间空气层厚9mm，自由对流的条件，立式中空玻璃，室外温度34℃，室内温度26℃。
最终计算得到的幕墙1的传热系数及太阳能得热系数均大于幕墙2的传热系数及太阳能得热系数。可见，内层透明光伏玻璃通过吸收红、紫外线，降低太阳辐射对玻璃的升温影响，使得玻璃幕墙及太阳能得热系数的传热系数降低，大幅减少建筑的太阳辐射得热量。
所述外层玻璃20为透光的钢化玻璃，使得所述外层玻璃20具有较高的透光率及较大的强度，保证了室内具有充足的光线。钢化玻璃是一种预应力玻璃，使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，使得玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了玻璃的承载能力和强度，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。本实施例中，所述外层玻璃20是物理全钢化或物理半钢化或化学钢化，其中全钢化玻璃应力范围为大于95MPa，钢化温度为600℃，半钢化玻璃应力范围是24MPa-69MPa。
进一步的，所述外层玻璃20的表面覆盖有低反射涂层，使得所述外层玻璃20具有较低的反射率，以避免造成严重的光污染。
本实施例中，所述外层玻璃20的厚度在5mm以上，其形状为方形，长边的长度介于1900mm～3000mm，短边的长度介于80mm～1500mm之间。
请继续参照图1，所述内层玻璃10与所述外层玻璃20之间具有间隙，所述间隙介于6mm-20mm之间。通过使所述内层玻璃10与所述外层玻璃20之间具有间隙并通过隔离条30密封以形成一腔体50，然后通过在所述腔体50上设置通风口以使得所述玻璃幕墙能够进行“呼吸”，从而提高所述玻璃幕墙的隔热性能，减少建筑采暖制冷能耗。
请继续参照图1，所述腔体50的底部设置有若干进气口40，所述腔体50通过所述进气口40与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体50内提供惰性气体。当所述室内无采暖及制冷需求时，通过所述气体供应设备向所述腔体50内提供惰性气体，可以降低内层玻璃10性能的衰减，提高其使用寿命。本实施例中，所述惰性气体例如是氮气或者氩气。本申请对此不作限制。
请继续参照图1，所述腔体50的顶部还设置有第一出气口60及第二出气口，所述第一出气口60位于所述隔离条30靠近所述内层玻璃10的一侧且贯穿所述隔离条30，所述第二出气口70位于所述隔离条30靠近所述外层玻璃20的一侧且贯穿所述隔离条30，所述进气口40位于所述隔离条30靠近所述内层玻璃10的一侧且贯穿所述隔离条30且所述进气口40还与室内连通。本实施例中，可在天花板上预留洞口，所述第一出气口60及第二出气口70通过相应的洞口分别与室内和室外连通，所述进气口40通过相应的洞口与所述气体供应设备或室内连通。
当所述室内无采暖需求时，所述第一出气口60及所述第二出气口70均关闭，所述进气口40打开，所述气体供应设备向所述腔体50提供惰性气体，使所述腔体50内充满惰性气体之后，关闭所述进气口40。
当所述室内的温度高于室外的温度时，一般为冬天需要采暖时，所述第二出气口70关闭，所述第一出气口60及所述进气口40均打开，所述室内与所述腔体50连通以使所述室内的空气进入所述腔体50，实现室内进气、室内出气的空气循环方式。此时所述腔体50内进入的室内空气形成阻隔，增大了玻璃幕墙结构的热阻，减少了室内与室外的热量交换，从而有效地提高了内层玻璃10的温度，降低了建筑的供暖能耗。
当所述室内的温度低于所述室外的温度时，一般为夏天需要制冷时，所述第一出气口60关闭，所述第二出气口70及所述进气口40均打开，所述室内的冷空气进入所述腔体50并将所述腔体50内的热空气从所述第二出气口70挤出。由于冷空气密度大，热空气密度小，室内冷空气由腔体50下部的进气口40进入腔体50，并将热空气从所述第二出气口70挤出，冷空气冲入腔体50后，所述第二出气口70及所述进气口40，间隔设定时间，待腔体50内气体再次升温后再次打开所述第二出气口70及所述进气口40，实现室内进气、室外出气的空气循环方式，在所述腔体50中形成低温的空气层，阻隔室外温度的传递，延缓内层玻璃10的温度升高，从而延缓了室内温度的升高，降低了建筑的制冷能耗。
进一步的，所述第二出气口70还与一负压吸气设备连通，当所述室内无采暖需求时，所述负压吸气设备通过所述第二出气口70将所述腔体50内的空气抽出，以使使所述腔体50内达到负压的状态，可以获得更好的隔热和隔音效果。
本实施例中，所述进气口40、所述第一出气口60及所述第二出气口70处均设置有自动控制阀、流量调节阀和过滤器。所述自动控制阀用于控制所述进气口40、所述第一出气口60及所述第二出气口70的开通或关闭，所述流量控制阀用于调节惰性气体的流量以及室内空气的流量，所述过滤器用于过滤气体。
本实施例中，所述内层玻璃10和所述外层玻璃20与所述隔离条30之间均填充有密封胶，通过所述密封胶提高所述腔体50的密封性能。所述密封胶例如是耐候密封胶或硅酮结构胶，本申请对此不作任何限制。
本实施例中，所述腔体50内放置有干燥剂。通过在所述腔体50内放置干燥剂以吸收所述腔体50内的水分，避免内层玻璃10及外层玻璃20结雾，使玻璃即使在很低温度下仍然保持光洁透明，提高玻璃幕墙结构的保温隔音性能，充分延长玻璃幕墙结构的使用寿命。应当理解的是，所述干燥剂需满足对挥发物吸收能力较好以及对惰性气体的吸附量最低等条件，例如可以选用合适的分子筛干燥剂，它是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品，结晶型铝硅酸盐化合物，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入。当然，也可以采用其他的干燥剂，本申请对此不作任何限制。
另外，本实施例以某地区为标准计算太阳能转化利用的经济效益并对比采光效果。取该地区春季太阳辐射量1275MJ/m2，夏季太阳辐射量1593MJ/m2，秋季太阳辐射量1052MJ/m2，冬季太阳辐射量772MJ/m2，年辐射量4692MJ/m2，光伏玻璃板面积占墙面的90％，外层玻璃20透射率取90％，内层光伏玻璃转化率取20％，最终可得每百平方米幕墙每年的经济效益为2.9吨标准煤燃烧产生的热量，具有极高的经济效益。
普通的硅基太阳能光伏玻璃幕墙对太阳能的转换效率高，由于其对太阳光的完全遮挡，对于有采光需求的建筑，无法保证自然采光效果，适用于对采光无需求或有遮阳需求的建筑或屋顶。相对而言，透明的光伏玻璃幕墙适用于具有采光需求的建筑立面。
综上，本发明实施例提供了一种玻璃幕墙结构，包括内层玻璃、外层玻璃及隔离条，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间具有间隙，所述隔离条位于所述内层玻璃与所述外层玻璃之间，且所述隔离条与所述内层玻璃及所述外层玻璃围合出一密闭的腔体，所述腔体的底部设置有若干进气口，所述腔体通过所述进气口与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体内提供惰性气体。通过在所述光伏玻璃上设置光伏电池板可以吸收太阳光，并将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，然后通过相应的电极引出线接入空调、照明等负载中，有效地利用了光能，并节约了能源的消耗。此外，隔离出一腔体能够有效的提高墙体的保温效果，降低建筑物采暖制冷的能耗，且当所述室内无采暖及制冷需求时，通过气体供应设备向所述腔体内提供惰性气体，可以降低内层玻璃性能的衰减，提高其使用寿命。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种玻璃幕墙结构，其特征在于，包括内层玻璃、外层玻璃及隔离条，所述内层玻璃为透明的光伏玻璃，所述内层玻璃背离所述外层玻璃的一侧上设置有光伏电池板，所述外层玻璃为透光的钢化玻璃，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间具有间隙，所述隔离条位于所述内层玻璃与所述外层玻璃之间，且所述隔离条与所述内层玻璃及所述外层玻璃围合出一密闭的腔体，所述腔体的底部设置有若干进气口，所述腔体通过所述进气口与一气体供应设备，所述气体供应设备用于向所述腔体内提供惰性气体。
2.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述腔体的顶部还设置有第一出气口及第二出气口，所述第一出气口位于所述隔离条靠近所述内层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条，所述第二出气口位于所述隔离条靠近所述外层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条，所述进气口位于所述隔离条靠近所述内层玻璃的一侧且贯穿所述隔离条且所述进气口还与室内连通；
当所述室内无采暖及制冷需求时，所述第一出气口及所述第二出气口均关闭，所述进气口打开，所述气体供应设备向所述腔体提供惰性气体；
当所述室内的温度高于室外的温度时，所述第二出气口关闭，所述第一出气口及所述进气口均打开，所述室内与所述腔体连通以使所述室内的空气进入所述腔体；
当所述室内的温度低于所述室外的温度时，所述第一出气口关闭，所述第二出气口及所述进气口均打开，所述室内的冷空气进入所述腔体并将所述腔体内的热空气从所述第二出气口挤出。
3.如权利要求2所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述第二出气口还与一负压吸气设备连通，当所述室内无采暖需求时，所述负压吸气设备通过所述第二出气口将所述腔体内的空气抽出。
4.如权利要求2所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述进气口、所述第一出气口及所述第二出气口处均设置有自动控制阀、流量调节阀和过滤器。
5.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述光伏电池板为硅基薄膜光伏电池板。
6.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述光伏玻璃中含有卤化物钙钛矿。
7.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述外层玻璃的表面覆盖有低反射涂层。
8.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述内层玻璃与所述外层玻璃之间的间隙介于6mm-20mm之间。
9.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述内层玻璃和所述外层玻璃与所述隔离条之间均填充有密封胶。
10.如权利要求1所述的玻璃幕墙结构，其特征在于，所述腔体内放置有干燥剂。
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| CN113550471A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-26 | 深圳粤源建设有限责任公司 | 一种拼接式环保建筑幕墙 |
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