CN114232853B - 一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统及其控制方法，该系统包括双层玻璃幕墙结构、消防百叶和消防联动控制单元，所述的双层玻璃幕墙包括固定在建筑主体外墙面的开启窗、固定在建筑主体上的外层玻璃幕墙、设置在开启窗和外层玻璃幕墙之间的通风通道，所述的外层玻璃幕墙为十字光伏百叶，十字光伏百叶包括透光叶片、轴心、光伏叶片，透光叶片和光伏叶片固定在轴心上，且透光叶片和光伏叶片成十字型交叉，交叉点为轴心。本发明在四季内，十字光伏百叶将太阳能转换为电能，通过设置在建筑内部机房的储能装置实现储能，集保温隔热功能、遮阳功能、通风功能、防烟功能及光伏发电功能为一体。

Description

一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统及其控制方法

技术领域

本发明属于幕墙技术领域，具体涉及一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统。

背景技术

双层幕墙是双层结构的新型幕墙，外层幕墙通常采用点支式玻璃幕墙、明框玻璃幕墙或胞框玻璃幕堵，内层幕堵通常采用明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙或铝合金门窗。双层幕墙通常可分为内循环、外循环和开放式双层幕墙。作为一种新型的建筑幕墙系统，双层幕墙与其他传统幕墙体系相比，最大特点在于其独特的双层幕墙结构，具有环境舒适、通风换气、遮阳的功能，保温隔热和隔声效果非常明显。双层幕墙在以下几个方面增加室内环境舒适度：（1）夏天夜晚可开窗散热，有效减少空调的使用；（2）恶劣天气情况下仍可开窗换气；（3）遮阳百叶置于两层幕墙中间层，能有效防止日晒，创造多样的立面效果，不妨碍开窗；（4）阳光通过双层幕墙，避免直射，无炫光，室内阳光柔和；（5）双层玻璃幕墙及中间空气层有效阻隔室外噪声，临街建筑室内依然安静。

外循环整体式玻璃幕墙系统，可以实现各种天气和各种建筑立面效果需求下的开窗和通风要求，但是由于外部开启部分从建筑底层到顶层为一个通气道，类似烟囱，因此在发生火灾时候会有使火情从底层蔓延到顶层的风险，如何解决这个问题成了制约此类幕墙发挥热工优越性能的前提条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统，可以实现节能、产能及防火的新型幕墙系统，集成保温隔热功能、遮阳功能、通风功能、防烟功能及光伏发电功能为一体。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统，包括双层玻璃幕墙结构、消防百叶和消防联动控制单元；

所述双层玻璃幕墙包括固定在建筑主体外墙面的开启窗、固定在建筑主体上的外层玻璃幕墙、设置在开启窗和外层玻璃幕墙之间的通风通道；

所述外层玻璃幕墙为十字光伏百叶，十字光伏百叶包括透光叶片、轴心、光伏叶片，透光叶片和光伏叶片固定在轴心上，且透光叶片和光伏叶片成十字型交叉，交叉点为轴心，所述轴心内部设置有电机，电机驱动轴心转动带动透光叶片和光伏叶片转动；

所述消防百叶设置在建筑主体屋顶层的开启窗上方；

所述消防联动控制单元用于控制消防百叶关闭和开启，包括控制箱和感温感烟探测器，所述感温感烟探测器位于开启窗内侧建筑室内，感温感烟探测器、控制箱与十字光伏百叶通过电缆连接，当感温感烟探测器发生报警，通过控制箱控制消防联动控制单元关闭消防百叶，控制十字光伏百叶轴心转动。

进一步的，所述通风通道内安装有防烟百叶，所述防烟百叶固定在建筑主体外墙上，且每个开启窗上下均固定有防烟百叶，当防烟百叶关闭时，使得通风通道关闭，当防烟百叶打开时，通风通道可以通风，所述防烟百叶通过消防联动控制单元控制开启。

进一步的，所述防烟百叶、消防百叶均包括第一正反转电机、固定框架和叶片，所述第一正反转电机安装在固定框架上，所述叶片两端设有盖板和转轴，所述盖板固定盖在叶片的端部，所述转轴穿过盖板上的透孔安装在固定框架上，所述盖板的边缘设置有传动轴，叶片通过传动轴上的推杆联系在一起，所述第一正反转电机通过传动杆与推杆连接，第一正反转电机与消防联动控制单元电连接，第一正反转电机的正反转动通过传动杆带动推杆上下移动，从而使叶片开启或关闭。

进一步的，所述光伏叶片为不透光叶片，叶片上面铺设薄膜光伏，通过吸收太阳光能产生直流电，所述直流电通过交流逆变器转换为交流电，所述交流电通过电路储存到室内机房的储电装置，以供交流负载使用。

进一步的，所述开启窗为双层玻璃结构，包括耐候密封胶、塑料断热条、中空钢化玻璃、氩气层和型材，所述中空钢化玻璃内填充氩气层。

本发明还公开了一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统控制方法，包括：夏季模式、冬季模式、春秋季模式和消防模式，

夏季模式：电机控制十字光伏百叶的轴心转动，不透光的光伏叶片平行于建筑主体，此时十字光伏百叶在最大面积吸收阳光的同时也起到很好的遮阳的效果，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶打开，关闭开启窗，形成上下连通的空腔，形成拔风效应，室外空气从幕墙底部进入，通过顶部排出，通过气流的快速流动；

冬季模式：电机控制十字光伏百叶的轴心转动，不透光的光伏叶片垂直于建筑主体立面，透光叶片平行于建筑主体立面，透光叶片与建筑主体外墙之间形成空气间层，组成新的保温幕墙系统，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶关闭，使得每一层楼形成空腔，利用空气层的热阻效应减少室内热辐射损失；

春秋季模式：电机控制十字光伏百叶的轴心转动，不透光的光伏叶片和玻璃幕墙面呈45-60度的角度，光伏叶片以最少的投影面积打开，使得整个外层玻璃幕墙处于完全开启状态，此时光伏叶片具有装饰效果和光伏发电功能，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶打开，打开开启窗，实现自由无遮挡通风和采光；

消防模式：电机控制十字光伏百叶转动使得不透光的光伏叶片平行于建筑主体立面，透光叶片垂直于建筑主立面，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶关闭，关闭所有开启窗，使得建筑外立面形成一个封闭的帘幕，每一层之间形成封闭的空腔，隔绝楼层，起到防火防烟封堵作用。

本发明公开的一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统及其控制方法，在四季内，十字光伏百叶将太阳能转换为电能，通过设置在建筑内部机房的储能装置实现储能，集保温隔热功能、遮阳功能、通风功能、防烟功能及光伏发电功能为一体。

附图说明

图1为本发明公开的十字光伏百叶结构示意图；

图2为本发明公开的幕墙系统结构示意图；

图3为本发明公开的幕墙系统消防模式的工作状态示意图；

图4为本发明公开的幕墙系统春秋季模式的十字光伏遮阳百叶示意图；

图5为本发明公开的幕墙系统春秋季模式的工作状态示意图；

图6为本发明公开的幕墙系统夏季模式的十字光伏遮阳百叶示意图；

图7为本发明公开的幕墙系统夏季模式的工作状态示意图；

图8为本发明公开的幕墙系统冬季模式的十字光伏遮阳百叶示意图；

图9为本发明公开的幕墙系统冬季模式的工作状态示意图；

图10为本发明公开的幕墙系统夜间模式的工作状态示意图；

图11为本发明公开的开启窗部分结构示意图；

图12为本发明公开的防烟百叶或消防百叶结构示意图。

图中：1、建筑主体，2、消防百叶，3、防烟百叶，4、十字光伏百叶，401、透光叶片，402、轴心，403、光伏叶片，5、开启窗， 7、夜间照明灯，8、照明电路，9、耐候密封胶，10、塑料断热条，11、氩气层，12、中空钢化玻璃，13、型材，301、第一正反转电机，302、传动杆，303、固定框架，304、叶片，305、转轴，306、盖板，307、推杆，308、传动轴。

实施方式

以下结合附图对本发明的一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统及其控制方法详细说明。

如图2所示，一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统，包括双层玻璃幕墙结构、消防百叶2、夜间照明灯7和消防联动控制单元。

所述双层玻璃幕墙包括固定在建筑主体1外墙面的开启窗5、固定在建筑主体1上的外层玻璃幕墙、设置在开启窗5和外层玻璃幕墙之间的通风通道。

如图1所示，所述外层玻璃幕墙为十字光伏百叶4，十字光伏百叶4包括透光叶片401、轴心402、光伏叶片403，所述透光叶片401和光伏叶片403固定在轴心402上，且透光叶片401和光伏叶片403成十字型交叉，交叉点为轴心402。所述轴心402内部放置微型驱动电机且固定于十字光伏百叶4上下端与主体建筑梁连接的水平金属方通上，所述轴心402通过驱动电机控制转动，使得轴心402带动透光叶片401和光伏叶片403转动。透光叶片401和光伏叶片403可以根据建筑在不同季节不同时间的遮阳和透光需求，通过控制驱动电机，调整叶片角度以达到遮阳、透光、保温、隔热及光伏发电的功能。光伏叶片403采用不透光叶片，叶片上面铺设了薄膜光伏，用于太阳能发电，同时可以用于遮阳。透光叶片401使用的是三银Low-E玻璃，利用它的透光率高、太阳红外热能总透射比极低、透光不透热、将太阳过滤成冷光源，西晒不热、降低空调能耗、传热系数K值低等特点。

所述开启窗5采用高性能Low-E玻璃膜系统和真空玻璃窗系统，减少建筑的热能传递，实现节能。开启窗5窗框采用高效能多腔密闭断热铝合金型材13，提高隔热条截面尺寸通常为44mm，在本实施例中，截面尺寸选用64mm及以上，增加多腔密闭断热铝合金型材13热阻，从而减少幕墙系统不透光部分热量传递和损失，可以提高幕墙型材13传热系数0.2-0.6。开启窗5与建筑主体外墙交接部位采用高性能暖边条，减少连接部位由于热压和空气渗透带来的热损失，可以提高整体幕墙系统传热系数0.2-0.3。具体的，如图11所示，所述开启窗5为双层玻璃结构，包括耐候密封胶9、塑料断热条10、中空钢化玻璃12、氩气层11和型材13。所述中空钢化玻璃12内填充氩气层11，所述开启窗5两侧与型材13连接，连接处设有耐侯密封胶9以填补连接处的空隙，所述中空钢化玻璃12与另一中空钢化玻璃12以凹型型材13相连，连接处设有两个I型塑料断热条10形成小空腔以达到隔热的目的。

建筑主体1屋顶层开启窗5上方安装有消防百叶2，且在通风通道的每个开启窗5上下位置均固定有防烟百叶3，当消防百叶2和防烟百叶3关闭时，使得通风通道关闭，当消防百叶2和防烟百叶3打开时，通风通道可以通风。所述消防百叶2和防烟百叶3通过消防联动控制单元控制开启。

消防联动控制单元包括控制箱和感温感烟探测器。感温感烟探测器位于开启窗内侧建筑室内，控制箱可放置于本楼层弱电间内，感温感烟探测器及控制箱与十字光伏百叶4通过电缆连接；

当室内发生火灾时，感温感烟探测器发生报警，消防值班员启动楼宇消防联动设施，通过控制箱开关按钮即可对本层防烟百叶电机电源进行启闭，实现防火功能。

如图12所示，所述防烟百叶3包括第一正反转电机301、固定框架303和叶片304，所述第一正反转电机301安装在固定框架303上，所述叶片304两端设有盖板306和转轴305，所述盖板306固定盖在叶片304的端部，所述转轴305穿过盖板306上的透孔安装在固定框架303上，所述盖板306的边缘设置有传动轴308，叶片304通过传动轴308上的推杆307联系在一起，所述第一正反转电机301通过传动杆302与推杆307连接，第一正反转电机301与消防联动控制单元电连接，第一正反转电机301的正反转动通过传动杆302带动推杆307上下移动，从而使叶片304开启或关闭。

防烟百叶3结构与消防百叶2结构相同，消防百叶2不再赘述。

如图2所示，外层玻璃幕墙可以建筑主体对应的一整个外层玻璃幕墙，也可以在每两个所述防烟百叶3之间设有外层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙通过埋件固定在建筑主体上，每两个玻璃幕墙中用金属框架连接，分楼层设置外层玻璃幕墙，使得控制更精细化。在本实施例中，采用的是每两个所述防烟百叶3之间均设有外层玻璃幕墙。

如图10所示，每层开启窗5间墙部位的防烟百叶3后部设置有夜间照明灯7，所述夜间照明灯7与十字光伏百叶4通过照明电路8连接，在建筑室内安装有夜景亮化控制箱，通过控制按钮的启闭实现对夜间照明灯7的控制。

如图3-10所示，基于该新型十字百叶式呼吸幕墙系统，本发明还公开了一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统控制方法，包括夏季模式、冬季模式、春秋季模式、消防模式和夜间模式。

如图6和图7所示，夏季模式：电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动，不透光的光伏叶片403平行于建筑主体，透光叶片401垂直于建筑主立面，此时十字光伏百叶4在最大面积吸收阳光的同时也起到很好的遮阳的效果，也可根据需要调整百叶角度，满足一定的采光需求，消防联动控制单元控制所有消防百叶2和防烟百叶3打开，关闭开启窗5，形成上下连通的空腔，形成拔风效应，室外空气从幕墙底部进入，通过顶部排出，通过气流的快速流动，带走通风通道的湿热空气，降低双层玻璃幕墙间的空气温度，减少室外热辐射进入建筑内的热量，同时带走建筑内部的湿热空气，起到降低建筑能耗的作用。

在夏季，整个幕墙系统一方面起到了遮阳的作用，另外一方面“烟囱”效应带走建筑内的热量，减少太阳辐射得热；夜间和早上开启窗户通风，从而降低建筑能耗。

如图8和图9所示，冬季模式：电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动，不透光的光伏叶片403垂直于建筑主体1立面，透光叶片401平行于建筑主体1立面，满足了冬天的采光要求，光伏叶片403与建筑主体1外墙之间形成空气间层，组成新的保温幕墙系统，消防联动控制单元控制所有消防百叶2和防烟百叶3关闭，使得每一层楼形成空腔，利用空气层的热阻效应减少室内热辐射损失。

在冬季，白天防烟百叶3关闭，电机控制十字光伏百叶4转动使得透光叶片401平行于建筑主体1立面，使室内得到充足的阳光，每一层单元空腔锁住一部分温度，可以降低冬季空调的能耗；夜间防烟百叶3关闭，也可以避免室内外的辐射散热。

如图4和图5所示，春秋季模式：电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动，电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动，不透光的光伏叶片403和玻璃幕墙面呈45-60度的角度，光伏叶片403以最少的投影面积打开，使得整个外层玻璃幕墙处于完全开启状态，此时光伏叶片403具有装饰效果和光伏发电功能，消防联动控制单元控制所有消防百叶2和防烟百叶3打开，打开开启窗5，可实现自由无遮挡通风和采光，提高室内的光照和新风量。

在春秋季节，整个幕墙系统处于自然通风和采光的开启状态，实现建筑内部自然采光和通风，减少室内空调和新风系统的运用，实现节能。

如图3所示，消防模式：电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动使得不透光的光伏叶片403平行于建筑主体1立面，透光叶片401垂直于建筑主体1立面，消防联动控制单元控制所有消防百叶2和防烟百叶3关闭，关闭所有开启窗5，使建筑外立面形成一个封闭的帘幕，每一层之间形成封闭的空腔，隔绝楼层，起到防火防烟封堵作用。

如图10所示，夜间模式：电机控制十字光伏百叶4的轴心402转动使得透光叶片401平行于建筑主体1立面，在白天时，十字光伏百叶4将太阳能转换为电能，通过设置在建筑内部机房的储能装置实现储能，夜晚可以将此储存的电能用于建筑立面的亮化之用。

以上实例仅阐述整个发明的基本原理、安装过程等技术方案而非限定，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。凡依据本发明专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (4)

1.一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统，其特征在于：包括双层玻璃幕墙结构、消防百叶和消防联动控制单元；

所述双层玻璃幕墙包括固定在建筑主体外墙面的开启窗、固定在建筑主体上的外层玻璃幕墙、设置在开启窗和外层玻璃幕墙之间的通风通道；

所述外层玻璃幕墙为十字光伏百叶，十字光伏百叶包括透光叶片、轴心、光伏叶片，透光叶片和光伏叶片固定在轴心上，且透光叶片和光伏叶片成十字型交叉，交叉点为轴心，所述轴心内部设置有电机，电机驱动轴心转动带动透光叶片和光伏叶片转动，所述光伏叶片为不透光叶片，叶片上面铺设薄膜光伏，通过吸收太阳光能产生直流电，所述直流电通过交流逆变器转换为交流电，所述交流电通过电路储存到室内机房的储电装置，以供交流负载使用；

所述通风通道内安装有防烟百叶，所述防烟百叶固定在建筑主体外墙上，且每个开启窗上下均固定有防烟百叶，当防烟百叶关闭时，使得通风通道关闭，当防烟百叶打开时，通风通道可以通风，所述防烟百叶通过消防联动控制单元控制开启；

所述消防百叶设置在建筑主体屋顶层的开启窗上方；

所述消防联动控制单元用于控制消防百叶关闭和开启，包括控制箱和感温感烟探测器，所述感温感烟探测器位于开启窗内侧建筑室内，感温感烟探测器、控制箱与十字光伏百叶通过电缆连接，当感温感烟探测器发生报警，通过控制箱控制消防联动控制单元关闭消防百叶，控制十字光伏百叶轴心转动。

2.根据权利要求1所述的新型十字百叶式呼吸幕墙系统，其特征在于：所述防烟百叶、消防百叶均包括第一正反转电机、固定框架和叶片，所述第一正反转电机安装在固定框架上，所述叶片两端设有盖板和转轴，所述盖板固定盖在叶片的端部，所述转轴穿过盖板上的透孔安装在固定框架上，所述盖板的边缘设置有传动轴，叶片通过传动轴上的推杆联系在一起，所述第一正反转电机通过传动杆与推杆连接，第一正反转电机与消防联动控制单元电连接，第一正反转电机的正反转动通过传动杆带动推杆上下移动，从而使叶片开启或关闭。

3.根据权利要求1所述的新型十字百叶式呼吸幕墙系统，其特征在于，所述开启窗为双层玻璃结构，包括耐候密封胶、塑料断热条、中空钢化玻璃、氩气层和型材，所述中空钢化玻璃内填充氩气层。

4.一种新型十字百叶式呼吸幕墙系统控制方法，以权利要求1-3中任一项所述的新型十字百叶式呼吸幕墙系统，其特征在于，包括夏季模式、冬季模式、春秋季模式和消防模式，

夏季模式：电机控制十字光伏百叶转动使得不透光的光伏叶片平行于建筑主体，此时十字光伏百叶在最大面积吸收阳光的同时也起到很好的遮阳的效果，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶打开，关闭开启窗，形成上下连通的空腔，形成拔风效应，室外空气从幕墙底部进入，通过顶部排出，通过气流的快速流动；

冬季模式：电机控制十字光伏百叶的轴心转动，不透光的光伏叶片垂直于建筑主体立面，透光叶片平行于建筑主体立面，透光叶片与建筑主体外墙之间形成空气间层，组成新的保温幕墙系统，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶关闭，使得每一层楼形成空腔，利用空气层的热阻效应减少室内热辐射损失；

春秋季模式：电机控制十字光伏百叶的轴心转动，不透光的光伏叶片和玻璃幕墙面呈45-60度的角度，光伏叶片以最少的投影面积打开，使得整个外层玻璃幕墙处于完全开启状态，此时光伏叶片具有装饰效果和光伏发电功能，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶打开，打开开启窗，实现自由无遮挡通风和采光；

消防模式：电机控制十字光伏百叶转动使得不透光的光伏叶片平行于建筑主体立面，透光叶片垂直于建筑主立面，消防联动控制单元控制所有消防百叶和防烟百叶关闭，关闭所有开启窗，使得建筑外立面形成一个封闭的帘幕，每一层之间形成封闭的空腔，隔绝楼层，起到防火防烟封堵作用。

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