CN112696747A - 一种通风式双层幕墙系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种通风式双层幕墙系统，其包括透光外墙、通气内墙和传热框，所述通气内墙和透光外墙相对安装于传热框内，所述通气内墙、透光外墙和传热框配合形成容置腔，所述传热框顶部在与透光外墙的连接处开设有连通凹槽，所述连通凹槽连通容置腔和外界，所述连通凹槽的槽底设置有弹性气囊，所述弹性气囊与透光外墙形成连通气隙，所述弹性气囊吸热膨胀并阻断连通气隙，所述弹性气囊放热收缩并开启连通气隙，所述容置腔内栽种有绿植，所述通气内墙上开设有连通容置腔和室内的可控气隙，所述可控气隙的宽度与通气内墙的温度负相关。本申请具有根据环境影响调控室内外的空气交换速率并保证室内的空气质量的效果。

Description

一种通风式双层幕墙系统
技术领域
本申请涉及建筑幕墙的领域，尤其是涉及一种通风式双层幕墙系统。
背景技术
双层通风幕墙于上世纪90年代在欧洲出现，并逐渐得到应用。作为一项新兴技术产品，双层通风幕墙良好的环保、节能性能，以及新颖的构造给建筑外装饰带来的更多变化，对提高幕墙的保温、隔热、隔声功能起很大的作用。从经济方面来看，单位面积成本较高，首期投资较大，比传统幕墙高出近一倍，我国现在使用双层幕墙的建筑大多为高层商务写字楼或一些地标性建筑，也有普通公用建筑譬如学校办公楼等。
传统的双层幕墙是固定的，起到的是环境控制作用，常用于写字楼高层建筑，其内部通常会种植有绿植，以为建筑物中的居住者提供所需的舒适度。在目前的写字楼中，其室内通常通过中央空调统一供应冷气，由于双层幕墙相对封闭，容易形成室内高压。在中午时，室外温度高且气压低，当双层幕墙开口较大时，室内冷气将会快速从窗户流出，不仅使得室内快速升温，加剧了中央空调的压力，造成电力浪费，而且中午植物光合作用产生的清新空气就会跟随气流流出，无法补偿到室内。若是减小双层幕墙的开口，则在夜晚时，植物光合作用不进行或较弱，产生二氧化碳较多，小开口导致的弱气流流动将会使得二氧化碳排出不及时，影响室内空气质量。
发明内容
为了根据环境影响调控室内外的空气交换速率并保证室内的空气质量，本申请提供一种通风式双层幕墙系统。
本申请提供的一种通风式双层幕墙系统，采用如下的技术方案：
一种通风式双层幕墙系统，包括透光外墙、通气内墙和传热框，所述通气内墙和透光外墙相对安装于传热框内，所述通气内墙、透光外墙和传热框配合形成容置腔，所述传热框顶部在与透光外墙的连接处开设有连通凹槽，所述连通凹槽连通容置腔和外界，所述连通凹槽的槽底设置有弹性气囊，所述弹性气囊与透光外墙形成连通气隙，所述弹性气囊吸热膨胀并阻断连通气隙，所述弹性气囊放热收缩并开启连通气隙，所述容置腔内栽种有绿植，所述通气内墙上开设有连通容置腔和室内的可控气隙，所述可控气隙的宽度与通气内墙的温度负相关。
通过采用上述技术方案，在白天时，阳光穿过透光外墙照射在容置腔内的绿植上，绿植发生光合作用并蒸腾出水汽。而且，在白天时，阳光还照射在通气内墙上，使得通气内墙的温度上升，可控气隙的宽度降低，使得室内与容置腔内空气的热交换变难，容置腔相当于一个隔离区，阻止室外的热量向室内扩散，从而提高了保温效果，节约电能。此外，在白天时，室外光线强烈，可控气隙的宽度降低，能够减少光线的进入量，避免室内过于明亮。
由于容置腔的温度相对于室内较高，且室外的温度较高，因此弹性气囊将会受热膨胀。数据表明，空气在25°C时密度为1.171kg/m³，在50°C时密度为1.043 kg/m³，在70°C时密度为0.981kg/m³，变化率相对较大，由于晴天时传热框持续受到阳光照射，将会不断升温直至保持在一个较高的温度，最高可以达到七八十度，由于弹性气囊安装在传热框内的安装凹槽中，因此弹性气囊将会吸热发生较为明显的膨胀，从而弹性地关闭连通气隙。当室内的冷气气压不够大时，连通气隙将阻止双层幕墙中室内外空气的流通，当室内的冷气气压足够大时，将会压缩推动弹性气囊，从而打开连通气隙，产生室内外空气的流通，直至相对平衡后连通气隙重新关闭。在无气流和弱气流的状态下，植株产生的氧气和水汽将会朝向分压交底的室内扩散，而不是透过连通气隙向室外流出，同时室内的二氧化碳将会透过可控气隙补充入容置腔内，从而起到了对室内空气进行更新的效果。
夜晚时，传热框的温度较低，弹性气囊相较于白天发生收缩，从而稳定地打开连通气隙，保持容置腔与室外的流通，同时，晚上由于没有阳光，通气内墙的温度较低，可控气隙的宽度变大，由于晚上室外的温度已经相对较低，在相同条件下，室内冷气与外界的热交换速度相比于白天将会更低，因此室内冷气长时间的向外流出对电能的消耗相对较低。同时，植株晚上呼吸作用产生较多的二氧化碳，较强的气流将会带动二氧化碳流到室外，避免影响室内的空气质量。
综上，在白天和晚上，本幕墙系统在不使用电控的情况下，能够智能地控制室内外热量交换的速率，并调节室内外流通气流大小，起到适当泄压和提升空气质量的效果，并能够节约电力，绿色环保。
优选的，所述弹性气囊朝向透光外墙的侧面呈弧形设置，所述弹性气囊朝向透光外墙的侧面的最低点正对透光外墙的顶端。
通过采用上述技术方案，当弹性气囊膨胀时，弹性气囊的最下端将会与透光外墙相抵接，从而阻断连通气隙。同时，当膨胀较大时，弹性气囊将会被透光外墙的顶部压凹。
优选的，所述传热框包括上框体、下框体和两个侧框体，所述侧框体连接上框体和下框体的端部，所述连通凹槽位于上框体。
优选的，所述通气内墙包括支撑框体、安装于支撑框体内的若干太阳能板，所述太阳能板横向设置且纵向排列，所述太阳能板在横向的两端铰接于支撑框体，相邻的太阳能板形成所述可控气隙，所述太阳能板的外侧面在横向的两端均设置有热敏弹簧，所述热敏弹簧的两端分别连于太阳能板和支撑框体，所述热敏弹簧吸热伸长以推动太阳能板缩窄可控气隙，所述热敏弹簧放热缩短以拉动太阳能板加宽可控气隙，所述太阳能板朝向室外的侧面和支撑框体朝向室外的侧面均涂有隔热涂料。
通过采用上述技术方案，太阳能板通常为黑色设置以便于最大程度吸收光能，在受到阳光照射后将会快速升温，隔热涂料能够减少容置腔内的热量和太阳能板的热量朝向室内扩散。由于太阳能板朝向室外的侧面吸收阳光，因此外侧面的温度高于内侧面，热敏弹簧吸热伸长，从而缩窄可控气隙，减缓容置腔与室内的温度交换。同时，太阳能板减少了射入室内的阳光，从而起到智能调控室内光线的作用。
在夜晚时，太阳能板不受到阳光照射，外侧面温度相比于白天变低，热敏弹簧放热收缩，从而增大可控气隙，有利于室内空气朝向容置腔流动。
优选的，所述下框体的顶部开设有种植槽，所述种植槽内盛放有种植土，所述绿植栽植在种植土上，所述下框体的外侧面向外延伸设置有接雨槽，所述接雨槽与种植槽的底部相连通，所述接雨槽的开口朝上且槽深小于种植槽。
通过采用上述技术方案，当下雨时，接雨槽能够储蓄雨水，雨水能够进入种植土中以供植物生长使用。此外，接雨槽的槽深小于种植槽，使得接雨槽内雨水接满溢出时，种植槽内的雨水不会溢出到容置腔。
优选的，所述接雨槽和种植槽的内部空间通过土工布相互隔离。
通过采用上述技术方案，土工布是一种半透膜，能够使得接雨槽中接收到的雨水渗入种植槽中，也可以避免种植槽中的土壤进入接雨槽中。
优选的，所述透光外墙为透明玻璃板。
通过采用上述技术方案，透明玻璃板使得光线能够透入容置腔，有利于植物光合作用，也能够补充室内光线。
优选的，所述传热框由铝合金材料制成且表面涂有吸光材料。
通过采用上述技术方案，铝合金材料具有比热容较小且传热速率快的特点，吸光材料能够快速将光能转化为热能，减少幕墙产生的镜面反射，从而降低光污染。
附图说明
图1是本申请实施例中一种通风式双层幕墙系统在白天受到强烈光照的结构示意图；
图2是本申请实施例中一种通风式双层幕墙系统在夜晚的结构示意图。
附图标记说明：
1、透光外墙；
2、通气内墙；21、支撑框体；22、太阳能板；23、可控气隙；24、热敏弹簧；
3、传热框；31、上框体；310、连通凹槽；32、下框体；321、种植槽；322、种植土；323、土工布；324、接雨槽；33、侧框体；
4、容置腔；5、弹性气囊；6、连通气隙；7、绿植。
具体实施方式
以下结合附图1-2，对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种通风式双层幕墙系统。参照图1和图2，该幕墙系统包括透光外墙1、通气内墙2和传热框3，传热框3固定透光外墙1和通气内墙2，三者配合将室内和室外隔开并调节室内外的气流交换和热量交换。
传热框3由铝合金材料制成，多个传热框3配合拼装成幕墙的骨架。对于单个传热框3而言，其整体呈方框，包括上框体31、下框体32和两个侧框体33，两个侧框体33连接上框体31和下框体32的端部并相对设置，上框体31、下框体32和两个侧框体33的内侧面开设有固定槽以供透光外墙1和通气内墙2嵌入固定。可选的，传热框3朝向室外的侧面涂有吸光材料。
通气内墙2和透光外墙1相对安装于传热框3内，顾名思义，通气内墙2相对透光外墙1安装于传热框3靠内的位置。透光外墙1为透明玻璃板，通气内墙2包括支撑框体21、安装于支撑框体21内的若干太阳能板22，支撑框体21嵌设于固定槽中并与传热框3相固定。太阳能板22横向设置且在纵向排列，在本实施例中，太阳能板22呈条形的板状设置。太阳能板22在横向的两端铰接于支撑框体21，且太阳能板22在朝向室外的方向上向低处倾斜，相邻的太阳能板22形成可控气隙23。太阳能板22的外侧面在横向的两端均设置有热敏弹簧24，热敏弹簧24的两端分别连于太阳能板22和支撑框体21，热敏弹簧24吸热伸长以推动太阳能板22缩窄可控气隙23，热敏弹簧24放热缩短以拉动太阳能板22加宽可控气隙23。可选的，热敏弹簧24可以为CuZnAl记忆合金弹簧，该弹簧是用CuZnAl记忆合金丝绕制成的，利用了形状记忆合金的双程记忆效应，是一种随温度的变化可自行伸缩的感温驱动元件，随温度升高将会伸长，温度降低将会缩短。参照图1，在白天时，热敏弹簧24吸收太阳能板22的热量而伸长，从而缩窄可控气隙23，减缓容置腔4与室内的温度交换。参照图2，在夜晚时，太阳能板22不受到阳光照射，外侧面温度相比于白天变低，热敏弹簧24放热收缩，从而增大可控气隙23，有利于室内空气朝向容置腔4流动。此外，太阳能板22朝向室外的侧面和支撑框体21朝向室外的侧面均涂有隔热涂料。
通气内墙2、透光外墙1和传热框3配合形成容置腔4，上框体31在与透光外墙1的连接处开设有连通凹槽310，连通凹槽310连通容置腔4和外界，在本实施例中，连通凹槽310为方槽。连通凹槽310的槽底安装有弹性气囊5，弹性气囊5背离连通凹槽310槽底的一端与透光外墙1的顶端形成连通气隙6，弹性气囊5的体积与弹性气囊5内气体的温度成正相关，当弹性气囊5在内部气体高于温度阈值时膨胀并关闭连通气隙6，弹性气囊5在内部气体低于温度阈值时膨胀并开启连通气隙6，当弹性气囊5放热越多则连通气隙6的宽度越大。在本实施例中，弹性气囊5朝向透光外墙1的侧面呈弧形设置，弹性气囊5朝向透光外墙1的侧面的最低点正对透光外墙1的顶端。当弹性气囊5膨胀时，弹性气囊5的最下端将会与透光外墙1相抵接，从而阻断连通气隙6。当弹性气囊5膨胀较大后，弹性气囊5将会被透光外墙1的顶部压凹，从而将连通气隙6阻断得更为严实。
下框体32的顶部开设有种植槽321，种植槽321内盛放有种植土322，种植土322上栽植有绿植7。下框体32的外侧面向外延伸设置有接雨槽324，接雨槽324与种植槽321的底部相连通，接雨槽324的开口朝上且槽深小于种植槽321，接雨槽324和种植槽321的内部空间通过土工布323相互隔离。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通风式双层幕墙系统，其特征在于，包括透光外墙(1)、通气内墙(2)和传热框(3)，所述通气内墙(2)和透光外墙(1)相对安装于传热框(3)内，所述通气内墙(2)、透光外墙(1)和传热框(3)配合形成容置腔(4)，所述传热框(3)顶部在与透光外墙(1)的连接处开设有连通凹槽(310)，所述连通凹槽(310)连通容置腔(4)和外界，所述连通凹槽(310)的槽底设置有弹性气囊(5)，所述弹性气囊(5)与透光外墙(1)形成连通气隙(6)，所述弹性气囊(5)吸热膨胀并阻断连通气隙(6)，所述弹性气囊(5)放热收缩并开启连通气隙(6)，所述容置腔(4)内栽种有绿植(7)，所述通气内墙(2)上开设有连通容置腔(4)和室内的可控气隙(23)，所述可控气隙(23)的宽度与通气内墙(2)的温度负相关。
2.根据权利要求1所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述弹性气囊(5)朝向透光外墙(1)的侧面呈弧形设置，所述弹性气囊(5)朝向透光外墙(1)的侧面的最低点正对透光外墙(1)的顶端。
3.根据权利要求1所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述传热框(3)包括上框体(31)、下框体(32)和两个侧框体(33)，所述侧框体(33)连接上框体(31)和下框体(32)的端部，所述连通凹槽(310)位于上框体(31)。
4.根据权利要求3所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述通气内墙(2)包括支撑框体(21)、安装于支撑框体(21)内的若干太阳能板(22)，所述太阳能板(22)横向设置且纵向排列，所述太阳能板(22)在横向的两端铰接于支撑框体(21)，相邻的太阳能板(22)形成所述可控气隙(23)，所述太阳能板(22)的外侧面在横向的两端均设置有热敏弹簧(24)，所述热敏弹簧(24)的两端分别连于太阳能板(22)和支撑框体(21)，所述热敏弹簧(24)吸热伸长以推动太阳能板(22)缩窄可控气隙(23)，所述热敏弹簧(24)放热缩短以拉动太阳能板(22)加宽可控气隙(23)，所述太阳能板(22)朝向室外的侧面和支撑框体(21)朝向室外的侧面均涂有隔热涂料。
5.根据权利要求4所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述下框体(32)的顶部开设有种植槽(321)，所述种植槽(321)内盛放有种植土(322)，所述绿植(7)栽植在种植土(322)上，所述下框体(32)的外侧面向外延伸设置有接雨槽(324)，所述接雨槽(324)与种植槽(321)的底部相连通，所述接雨槽(324)的开口朝上且槽深小于种植槽(321)。
6.根据权利要求5所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述接雨槽(324)和种植槽(321)的内部空间通过土工布(323)相互隔离。
7.根据权利要求1所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述透光外墙(1)为透明玻璃板。
8.根据权利要求1所述的通风式双层幕墙系统，其特征在于，所述传热框(3)由铝合金材料制成且表面涂有吸光材料。
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