CN114607242A - 一种含内置式分配管的液流窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含内置式分配管的液流窗，涉及建筑节能围护结构技术与太阳能热利用技术领域，包括第一基板、第二基板、密封胶和内置式分配管。其中第一基板和第二基板相对设置，密封胶设于第一基板和第二基板之间四周区域，围合形成内部设有内置式分配管的第一密闭空腔；内置式分配管上部设第一流体进口端和出口端，第一流体通过进口端进入内置式分配管，经过设在分配管上的分配孔进入第一密闭空腔，第一流体在第一密闭空腔内均匀流动。相比于其他液流窗设计，本发明的优点在于太阳能的热利用率高；漏液风险低，使用寿命长；加工方便，生产成本和维修成本极低。该窗体可有效实现太阳能与建筑一体化，适用于新建与改建建筑。

Description

一种含内置式分配管的液流窗

技术领域

本发明涉及建筑节能围护结构技术领域，具体涉及一种可以实现太阳能热利用的含内置式分配管的液流窗。

技术背景

液流窗是一种新型的多层玻璃窗，通过在玻璃夹层内通入流动的液体，实现对玻璃温度和太阳辐射热的控制，进而调节室内热舒适，同时实现建筑内空调系统和热水系统的节能。当太阳辐射到达窗户表面时，一部分太阳光被反射回户外，引起城市热岛效应；另一部分太阳光被玻璃和流动的液体吸收，转化为热能，自身温度升高；其余太阳辐射投射到室内，增加室内冷负荷。当流动的液体温度根据室内温度给定时，液流窗主要作为辐射采暖板或辐射制冷板，用于提升室内热舒适。当流动的液体温度非人为设定时，液流窗主要作为太阳能集热器。玻璃夹层内流动的液体自身直接吸收太阳能，并通过热传导和热对流等方式带走邻近玻璃板的热量，自身温度提升，可用于预热建筑内热水系统内热水，降低热水系统的能耗；同时降低玻璃板温度，减少通过热辐射和热对流的等方式向室内散热，降低室内冷负荷，实现空调系统节能。液流窗是太阳能与建筑一体化的有效方式，是实现建筑节能降碳的重要途径。

根据玻璃夹层内流体流动的驱动力不同，目前液流窗主要分为自然对流型和受迫流动型。自然对流型液流窗主要靠流体温度差引起的密度差带来的浮升力来驱动。含浸没式换热器的液流窗是自然对流型液流窗的一种，优点之一是仅在窗户上部留有开孔，漏液风险极低；缺点在于夹层内流体的流速过低，与邻近玻璃板的对流传热量低，导致太阳能热利用率较低。受迫流动型液流窗主要靠泵驱动，优点在于夹层内流体流速快，对流换热系数大，换热能力强，太阳能热利用率高，空调节能效果明显；缺点之一在于往往需要在液流窗底部开孔实现夹层内液体受迫循环，在液体压力的作用下，液流窗的底部开孔处的漏液风险较大。

发明内容

鉴于以上背景技术，本发明提出一种含内置式分配管的液流窗，该液流窗可以兼顾现有自然对流型和受迫流动型液流窗优点，又同时规避现有自然对流型和受迫流动型液流窗缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含内置式分配管的液流窗，包括

第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相对设置；

密封胶，设置于第一基板和第二基板之间四周区域，密封胶与第一基板及第二基板围合形成第一密闭空腔；

内置式分配管，至少部分设置于密封胶内，内置式分配管的至少部分区域暴露于第一密闭空腔；内置式分配管具有进口端和出口端，进口端和出口端位于液流窗上部；内置式分配管及第一密闭空腔中设有第一流体；内置式分配管设有分配孔，内置式分配管及第一密闭空腔能够通过分配孔进行流体交换。

作为优选的技术实施方案，内置式分配管包括第一水平管、竖直管和第二水平管，其中竖直管与第二水平管一体成型，贯通连接。

作为优选的技术实施方案，竖直管上设有第一开口，第一开口为第一流体的进口端，第二水平管末端封闭；第一水平管上设有第二开口，第二开口为第一流体的出口端，第一水平管末端封闭。

作为优选的技术实施方案，分配孔设于第一水平管上朝向第一密闭空腔的表面上以及第二水平管朝向第一密闭空腔的表面上。

作为优选的技术实施方案，第一水平管和第二水平管上靠近封闭端的分配孔的孔径大于靠近开口端的分配孔的孔径。

作为优选的技术实施方案，在密封胶顶部设有至少一个贯通型预留管，在贯通型预留管上设有可拆卸的密封塞。

作为优选的技术实施方案，包括水泵，与所述第一流体的进口端连接。第一流体的流向可以单向，也可以是多向，当所述第一流体需要受迫流动时，所需动能由水泵提供。

作为优选的技术实施方案，第一流体的进口端与地源热泵系统或空气源热泵系统或水源热泵系统或太阳能系统或电加热系统连接。

作为优选的技术实施方案，第一基板和第二基板的间距为10-30mm。

本发明还提出了一种含内置式分配管的液流窗，包括

第一基板、第二基板、第三基板和第四基板，第一基板和第二基板相对设置；

密封胶，设置于第一基板和第二基板，第二基板和第三基板，第三基板和第四基板之间四周区域，密封胶与第一基板及第二基板围合形成第一密闭空腔；

内置式分配管，至少部分设置于密封胶内，内置式分配管的至少部分区域暴露于第一密闭空腔；内置式分配管具有进口端和出口端，进口端和出口端位于液流窗上部；内置式分配管及第一密闭空腔中设有第一流体；内置式分配管设有分配孔，内置式分配管及第一密闭空腔能够通过分配孔进行流体交换；

第二基板和第三基板相对设置，与密封胶围合形成第二密闭空腔，在第二密闭空腔内填充空气或惰性气体或维持真空状态；

第三基板和第四基板相对设置，与密封胶围合形成第三密闭空腔，第三密闭空腔内通过第二流体。

作为优选的技术实施方案，内置式分配管及贯通型预留管的材质选自于塑料管、复合管、钢管、铜管、积水铸铁管、薄壁不锈钢管中的一种，其中，内置式分配管表面做防锈蚀处理。

作为优选的技术实施方案，第一基板和/或第二基板还可进行镀膜，如low-e镀膜，提升窗体的节能性。

作为优选的技术实施方案，所述第一密闭空腔中也可以充入惰性气体层，强化冬季保温能力。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)本发明提供的一种含内置式分配管的液流窗，结构简单，操作方便，可以起到太阳能集热器的作用。通过在密闭空腔内固定内置分配管，使第一流体在密闭空腔内均匀地受迫流动，较高流速的第一流体提高了太阳能的热利用率，可以预热更多的热水，减少建筑内热水系统的能耗。(2)此外，该窗体还可以起到冷/热辐射板的作用，由于第一流体受迫流动，较高的流速提高了热传输能力，可以使与第一流体邻近的第一基板和第二基板维持与第一流体相近的温度，进而减少建筑内空调能耗。(3)同时，由于设置内置式分配管，将液体的进口端和出口端设置于液流窗上端，不受第一流体静压力的影响，从而降低了漏液风险，延长了使用寿命。在液流窗顶部设置贯通型预留管，利用虹吸效应，可以方便排出第一流体。综上，本发明提供的液流窗有利于推动太阳能吸收式液流窗在建筑中的广泛应用，推动太阳能与建筑一体化技术的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明内容，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例1和实施2提供的一种含内置式分配管的液流窗的正视图；

图2为本发明实施例1提供的一种含内置式分配管的液流窗沿剖线A-A`的剖面图；

图3为本发明实施例1提供的一种含内置式分配管的液流窗沿剖线A-A`剖面上端局部放大图；

图4为本发明实施例1提供的一种含内置式分配管的液流窗沿剖线A-A`剖面下端局部放大图；

图5为本发明实施例1和实施2提供的内置式分配管的正视图；

图6为本发明实施例2提供的一种含内置式分配管的液流窗沿剖线A-A`的剖面图。

附图标记说明：

101-第一窗框；102-第二窗框；103-第三窗框；104-第四窗框；201-第一基板；202-第一密闭空腔；203-第一流体；204-第二基板；205-密封胶；206-第二密闭空腔；207-气体隔热层；208-第三基板；209-第三密闭空腔；210-第二流体；211-第四基板；301-进口端；302-出口端；303-内置式分配管；304-第一水平管；305-竖直管；306-第二水平管；307-第一分配孔；308-第二分配孔；309-第三分配孔；310-第四分配孔；311-贯通型预留管；312-密封塞。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图及实施例对技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例1

如图1-4，提供一种含内置式分配管的液流窗，包括第一基板201和第二基板204，第一基板201和第二基板204相对设置，还包括固定窗框，用于固定第一基板201和第二基板204；固定窗框通常由四个窗框边组成，包括位于上侧的第一窗框101，位于左侧的第二窗框102，位于下侧的第三窗框103和位于右侧的第四窗框104。

包括密封胶205，设置于第一基板201和第二基板204之间四周区域，密封胶205与第一基板201及第二基板204围合形成第一密闭空腔202，第一基板201和第二基板204的间距也即第一密闭空腔的厚度为10-30mm。

包括内置式分配管303，设于第一密闭空腔202内，内置式分配管303至少部分设置于密封胶205内，至少部分区域暴露于第一密闭空腔202内；内置式分配管303具有进口端301和出口端302，进口端301和出口端302位于液流窗的上部。

如图5所示，优选的，内置式分配管303包括沿第一窗框101设置的第一水平管304，沿第四窗框104设置的竖直管305，和沿第三窗框103设置的第二水平管306，其中竖直管305与第二水平管306一体成型，贯通连接。竖直管305上设有第一开口，为第一流体203的进口端301，第二水平管306末端封闭；第一水平管304上设有第二开口，为第一流体203的出口端302，第一水平管304末端封闭。

如图5所示，优选的，在第一水平管304和第二水平管306上，设有第一分配孔307、第二分配孔308、第三分配孔309和第四分配孔310，上述分配孔分别设于朝向第一密闭空腔202的第一水平管304和第二水平管306的表面。需要说明的是，上述分配孔的数量不做限定，图中仅是给出示意。上述分配孔的形状根据需求设计，如圆形或矩形。分配孔的最优孔径大小、最优孔径间距根据不同应用场合、不同气候区进行核算后确定。

在内置式分配管303中设有第一流体203，通过上述分配孔(307，308，309，310)实现第一密闭空腔202和内置式分配管303进行流体交换。第一流体203从进口端301进入，从出口302流出。第一流体203可以是水、防冻液或纳米流体等可以强化换热的流体，收集太阳能热能的作用，预热建筑内热水系统内的热水；也可以是特定颜色或荧光的、性能稳定的、无毒的染料溶液，满足用户对幕墙外观审美、室内遮阳等需求。

优选的，由于第一流体203在同一分配管的不同位置的摩擦阻力不同，为保证第一流体203在第一密闭空腔202内均匀流动，第一水平管304和第二水平管306上靠近封闭端的第一分配孔307大于第二分配孔308，第四分配孔310大于第三分配孔309。

由于设置内置式分配管303以及在分配管上设置分配孔，第一流体203在第一密闭空腔202内均匀流动，吸收太阳能并降低第一基板201和第二基板204的温度，使第一流体203自身温度升高，由此满足室内热舒适要求，实现建筑内空调系统和热水系统的节能。

如图5所示，优选的，为使第一流体203顺利排入和排出第一密闭空腔202，在第一窗框101密封胶205内固定贯通型预留管311，贯通型预留管311上、下两端开口，两侧分别与第一水平管304和竖直管305连接，如焊接。贯通型预留管311用密封胶205固定于第一基板201和第二基板204之间。在贯通型预留管311上设有密封塞312，在液流窗开始启用时，第一流体203通过第二水平管上306的分配孔307、分配孔308充入第一密闭空腔202。

在液流窗停止运行且需要转换成中空玻璃窗时，移除密封塞312，保持贯通型预留管311畅通并插入移液软管，第一流体203通过虹吸效应排出第一密闭空腔202。其余工况密封塞312置于贯通型预留管311内，防止第一流体203蒸发损失。贯通型预留管311的横截面形状优先选择圆形或矩形，便于移液软管通过。密封塞312的横截面形状及大小与所述贯通型预留管311的横截面形状及大小一致，确保完全密封。密封塞312的材质选取轻软且富有弹性的材料，如做过防老化处理的橡胶、栓皮栎树木等。

上述实施例中的虹吸效应，是指使用移液软管，如塑胶软管，在移除密封塞312后，穿过贯通型预留管311插入第一密闭空腔202的底部，借助第一流体203分子间存在的引力与位能差能，第一流体203会由压力大的一边流向压力小的一边。将第一密闭空腔202内第一流体203排出时，外部存储第一流体203的容器放置高度低于液流窗。

在本实施例中，内置式分配管303和贯通型预留管311的材质选自建筑给排水工程中的常用管材，如塑料管、复合管、钢管、铜管、积水铸铁管、薄壁不锈钢管等。表面需做防锈蚀处理且使用寿命不低于第一基板201和第二基板204的使用寿命。

第一流体203的流向可以是单向，如从下到上，也可以是多向。优选的，第一流体203受迫流动时，所需动能由水泵提供，在进口端301外连接水泵。第一密闭空腔202内承受的压力包括大气压力、第一流体203产生的静压压力、第一流体203流动产生的动态压力。其中第一流体203产生的静压压力起主导作用，因此本发明的一种含内置式分配管303的高效液流窗承受的压力相对稳定，漏液风险低，使用寿命长。

需要说明的是，第一流体203的温度可根据用户需求为高于或低于室内温度的指定温度，满足用户对室内热舒适的要求。在室外温度低于某一设定值时，如在冬天，第一密闭空腔202内的第一流体203可以高于室内温度，此时窗体可以对室内进行热辐射，提升室内热舒适度。

优选的，本发明一种含内置式分配管303的液流窗可与地源热泵系统、空气源热泵系统、水源热泵系统、太阳能系统、电加热系统等结合，加热提升第一流体203的温度。

优选的，当室外温度低于某一设定值时，如在冬天，第一密闭空腔202内的第一流体203可在虹吸效应的作用下从贯通型预留管311排出，使得第一密闭空腔202内充满空气层，将本发明一种含内置式分配管303的液流窗转换为中空玻璃窗，实现建筑保温。第一密闭空腔202内也可以充入惰性气体层，进一步强化窗体的冬季保温能力。因此，一种含内置式分配管303的液流窗适合太阳能与建筑一体化应用。

优选的，在室外温度高于某一设定值时，如在夏季，第一密闭空腔202内的第一流体203的温度可低于室内温度，此时窗体可对室内进行冷辐射，提升室内热舒适度，降低第一基板201和第二基板204的表面温度，降低室内通过太阳辐射透射造成的直接得热以及通过热对流、热辐射造成的间接得热，进而降低建筑内空调系统的能耗。多个含内置式分配管303的液流窗串联连接时，最终出口处的第一流体203温度升高，可通过不同换热方式，如与换热器间接换热，来预热热水，降低建筑内热水系统的能耗。因此，一种含内置式分配管303的液流窗可以实现室内热舒适，同时实现建筑内空调系统和热水系统的节能。

其中，第一基板201和/或第二基板204可进行镀膜，如low-e镀膜，提升窗体的节能性，也可以采用隔热的真空玻璃，提升窗体的保温性。也可以采用除玻璃外的其他材质，这里不做限定。

在本实施例中，太阳能吸收式液流窗的太阳能热能效率不低于35％，适合太阳能与建筑一体化应用，推动绿色建筑和低碳建筑的发展。太阳能吸收式液流窗为在建筑内大面积利用太阳能提供了一种新的思路。

实施例2

如图1，图5、图6所示，提供一种含内置式分配管的液流窗，包括第一基板201、第二基板204、第三基板208和第四基板211，第一基板201和第二基板204相对设置；

还包括固定窗框，用于固定第一基板201、第二基板204、第三基板208和第四基板211；固定窗框通常由四个窗框边组成，包括位于上侧的第一窗框101，位于左侧的第二窗框102，位于下侧的第三窗框103和位于右侧的第四窗框104。

包括密封胶205，设置于所述第一基板201和第二基板204、第二基板204和第三基板208、第三基板208和第四基板211之间四周区域，密封胶205与第一基板201及第二基板204围合形成第一密闭空腔202，第一基板201和第二基板204间距即第一密闭空腔202的厚度为10-30mm；

包括内置式分配管303，设于第一密闭空腔202内，内置式分配管303至少部分设置于密封胶205内，至少部分区域暴露于第一密闭空腔202内；内置式分配管303具有进口端301和出口端302，进口端301和出口端302位于液流窗的上部。

如图5所示，优选的，内置式分配管303包括沿第一窗框101设置的第一水平管304，沿第三窗框103设置的竖直管305，和沿第四窗框104设置的第二水平管306，其中竖直管305与第二水平管306一体成型，贯通连接。竖直管305上设有第一开口，为第一流体的进口端301，第二水平管306末端封闭；第一水平管304上设有第二开口，为所述第一流体的出口端302，第一水平管末端封闭。

如图5所示，优选的，在第一水平管304和第二水平管306上，设有第一分配孔307、第二分配孔308、第三分配孔309和第四分配孔310，上述分配孔分别设于朝向第一密闭空腔202的第一水平管304和第二水平管306的表面。需要说明的是，上述分配孔的数量不做限定，图中仅是给出示意。上述分配孔的形状根据需求设计，如圆形或矩形。分配孔的最优孔径大小、最优孔径间距根据不同应用场合、不同气候区进行核算后确定。

在内置式分配管303中设有第一流体203，通过上述分配孔实现第一密闭空腔202和内置式分配管303进行流体交换。第一流体203从进口端301进入，从出口302流出。第一流体203可以是水、防冻液或纳米流体等可以强化换热的流体，收集太阳能热能的作用，预热建筑内热水系统内的热水；也可以是特定颜色或荧光的、性能稳定的、无毒的染料溶液，满足用户对幕墙外观审美、室内遮阳等需求。

如图6所示，第二基板204和第三基板208相对设置，四周设有密封胶205，围合形成第二密闭空腔206，在第二密闭空腔206内填充空气或惰性气体或维持真空状态，形成气体隔热层207，实现对建筑物的保温隔热效果。

第三基板208和第四基板211相对设置，四周设有密封胶205，围合形成第三密闭空腔209，第三密闭空腔209内通过第二流体210，第二流体210可依据用户热舒适需求实时调整温度，主要实现室内热舒适和空调系统节能。

无需进一步详细说明，相信本领域技术人员可以使用本文描述最大程度地利用本发明。这里所描述的实施例应被解释为说明性的，而不是以任何方式限制本发明的其余部分。虽然已经示出和描述了实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和教导的情况下对其进行许多变化和修改。因此，保护范围不受上述说明的限制，而是仅受专利要求的限制，包括专利要求主题的所有等同物。

Claims (10)

1.一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，包括

第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板相对设置；

密封胶，设置于所述第一基板和第二基板之间四周区域，所述密封胶与所述第一基板及第二基板围合形成第一密闭空腔；

内置式分配管，至少部分设置于所述密封胶内，所述内置式分配管的至少部分区域暴露于所述第一密闭空腔；所述内置式分配管具有进口端和出口端，所述进口端和出口端位于所述液流窗上部；所述内置式分配管及所述第一密闭空腔中设有第一流体；所述内置式分配管设有分配孔，所述内置式分配管及所述第一密闭空腔能够通过所述分配孔进行流体交换。

2.根据权利要求1所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述内置式分配管包括第一水平管、竖直管和第二水平管，其中所述竖直管与所述第二水平管一体成型，贯通连接。

3.根据权利要求2所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述竖直管上设有第一开口，所述第一开口为所述第一流体的进口端，所述第二水平管末端封闭；所述第一水平管上设有第二开口，所述第二开口为所述第一流体的出口端，所述第一水平管末端封闭。

4.根据权利要求1所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述分配孔设于所述第一水平管上朝向所述第一密闭空腔的表面上以及所述第二水平管朝向所述第一密闭空腔的表面上。

5.根据权利要求3或4所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述第一水平管和第二水平管上靠近封闭端的所述分配孔的孔径大于靠近开口端的分配孔的孔径。

6.根据权利要求1所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，在所述密封胶顶部设有至少一个贯通型预留管，在所述贯通型预留管上设有可拆卸的密封塞。

7.根据权利要求1所述的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，包括水泵，与所述第一流体的进口端连接。

8.根据权利要求1-4中任一项的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述第一流体的进口端与地源热泵系统或空气源热泵系统或水源热泵系统或太阳能系统或电加热系统连接。

9.根据权利要求1-4中任一项的一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，所述第一基板和第二基板的间距为10-30mm。

10.一种含内置式分配管的液流窗，其特征在于，包括

第一基板、第二基板、第三基板和第四基板，所述第一基板和第二基板相对设置；

密封胶，设置于所述第一基板和第二基板，第二基板和第三基板，第三基板和第四基板之间四周区域，所述密封胶与所述第一基板及第二基板围合形成第一密闭空腔；

内置式分配管，至少部分设置于所述密封胶内，所述内置式分配管的至少部分区域暴露于所述第一密闭空腔；所述内置式分配管具有进口端和出口端，所述进口端和出口端位于所述液流窗上部；所述内置式分配管及所述第一密闭空腔中设有第一流体；所述内置式分配管设有分配孔，所述内置式分配管及所述第一密闭空腔能够通过所述分配孔进行流体交换；

所述第二基板和所述第三基板相对设置，与所述密封胶围合形成第二密闭空腔，在第二密闭空腔内填充空气或惰性气体或维持真空状态；

所述第三基板和所述第四基板相对设置，与所述密封胶形围合成第三密闭空腔，所述第三密闭空腔内通过第二流体。

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