CN116335319A - 一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙 - Google Patents
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Abstract
本申请属于建筑幕墙技术领域，具体涉及一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙，包括外侧玻璃、内侧玻璃、固体升华腔和联通管；所述联通管内循环水联通建筑生活水系统；所述固体升华腔内填充介质碘，以使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度升高，固体升华腔内的固态碘发生升华，从而降低幕墙的透光率；且使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度降低后，升华的碘凝华，从而提高幕墙的透光率；所述联通管还被设置为，以使得碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温。本发明通过升华介质以及幕墙与建筑物构成水循环形成了一种是无需消耗电能且幕墙自然实现遮光和热量消耗与补充的被动式幕墙系统。
Description
技术领域
本申请属于建筑幕墙技术领域，具体而言涉及一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙。
背景技术
随着建筑理念提升，近年来低碳，低能耗的建筑是被期望的，进而通过建筑物自身的结构特点来维持较低能耗的运转。
而玻璃幕墙应用于建筑物其产生的热效应明显，为了室内的舒适，必要需要遮阳的调节，比如通过机械的控制限制，根据阳光自动调节。还有文献表明，通过系统的额外的水泵送水至幕墙内部来调节温度。
然而上述技术还需要额外的消耗电能，且水泵所消耗的电能往往大于通过幕墙获得的热量。
还有文献表明，通过变色材料来控制玻璃幕墙的透光度，进而调节光照强度。然而变色材料并不参与热传递，同时耐候性较差。
因此，提供一种是无需消耗电能且幕墙自然实现遮光和热量消耗与补充的被动式幕墙系统是急需的。
发明内容
本申请目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙。
本本申请为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙，包括：
外侧玻璃、内侧玻璃、固体升华腔和联通管；
多个所述固体升华腔程矩阵排列设置于所述外侧玻璃和内侧玻璃之间；
所述联通管围绕所述固体升华腔设置以形成相邻两个所述固体升华腔的间隔壁；
所述联通管内循环水联通建筑生活水系统；
所述固体升华腔内填充介质碘，以使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度升高，固体升华腔内的固态碘发生升华，从而降低幕墙的透光率；且使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度降低后，升华的碘凝华，从而提高幕墙的透光率；
所述联通管还被设置为，以使得碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温。
选用碘作为媒介的原因为碘容易发生相变，因此容易产生热量的转移，在腔体的受辐射面和冷媒接触面多次快速发生相变，实现太阳辐射热的转移。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述联通管通过温控阀与所述建筑生活水系统联通；
所述温控阀包括相互接触的第一阀瓣和第二阀瓣；
所述第一阀瓣与所述第二阀瓣为不同的温度相变材料，以使得随着环境温度的升高，阀瓣开启度增加；随着环境温度的降低，阀瓣开启度降低。
本发明的温控阀可以实现自适应地调节循环水系统流量，无需电能。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述联通管与建筑生活水系统之间还设置有控制器以及至少一个电磁阀；
所述控制器具有第一优先控制级，当固体升华腔内温度高于第一阈值时，用户的所有用水优先调用幕墙内的循环水。
当温度过高时，本发明通过提高循环水循环率，从而降建筑幕墙温度，以降低建筑物的室内温度。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述控制器具有第二优先控制级，当固体升华腔内温度低于第二阈值时，淋浴设备用水优先调用幕墙内的循环水，其他用水调用市政自来水。
当温度过低时，循环水所蓄的温水应减少消耗，在保证循环水流动同时应避免过多的循环水流动降低循环水的损耗，以保证幕墙温度以保温建筑室内温度。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述控制器具有第三优先控制级，在非第一优先控制级和第二优先控制级的条件下，当用户使用具有热水功能的设备时，优选调用幕墙内的循环水。
本发明建筑幕墙系统的将在一定程度上提升热水系统进水水温，降低后续加热所需能源总量。同时外墙所吸收的热量在转移到循环水中之后，对于建筑整体节能、保温也起到促进作用。
本发明的一种优选的具体实施方式，还包括保温蓄水箱，所述保温蓄水箱与所述联通管和建筑生活水系统联通；
在第一优先控制级和第三优先控制级的条件下，当用水低谷时，幕墙内的循环水储水至保温蓄水箱内，当用水高峰时，保温蓄水箱与幕墙内的循环水同步调用至用水处；
在第二优先控制级的条件下，保温蓄水箱内水参与幕墙水循环。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述幕墙的顶部设置有进水口，底部设置有排水口，循环水以自流的形式自上而下流出。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述固体升华腔为真空腔体。
采用真空设置，压强越低，升华所需温度也就越低。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述幕墙的透光率为固体升华腔内温度在45℃-77℃之间可使幕墙透光率达到100%-40%。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述幕墙内的循环水温度基本恒定为25℃。
本申请具有以下有益效果：
1.本发明通过升华介质以及幕墙与建筑物构成水循环形成了一种是无需消耗电能且幕墙自然实现遮光和热量消耗与补充的被动式幕墙系统。
2.固体升华腔周围设置联通管通水，碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温，联通管内循环水联通建筑生活水系统，可节约一定的建筑能耗。太阳不断辐射幕墙，联通管内冷水不断循环，通过不断的升华凝华反应，可在太阳辐射较高的时段提高幕墙的遮阳性能、隔热性能并且提供一定的生活热水从而降低建筑能耗。
3.具有一定的太阳能收集的效果，原有的太阳能集热板均为独立的节能构造设施、本发明将太阳能集热设施和建筑维护结构结合、在保持建筑构件美观的情况增加太阳能集热设施，使建筑去构件化，更加简洁和高效，为幕墙系统增加新的肌理和色彩。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的幕墙一种实施例纵截面示意图；
图2为本发明的幕墙一种实施例横截面示意图；
图3为本发明的幕墙和水循环系统示意图。
附图标记说明：
1、双层玻璃；2、联通管壁；3、联通管；4、固体升华腔；5、介质碘。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合、分离、互换和/或重新布置。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本公开可使用诸如“顶部”、“底部”、“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”等是相对于部件的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
本发明提供一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙，参照图1至图3，包括：
外侧玻璃、内侧玻璃、固体升华腔4和联通管3；
多个所述固体升华腔4呈矩阵排列设置于所述外侧玻璃和内侧玻璃之间；所述外侧玻璃和内侧玻璃构成了双层玻璃1；
所述联通管3围绕所述固体升华腔设置以使得联通管壁2形成相邻两个所述固体升华腔的间隔壁；
所述联通管3内循环水联通建筑生活水系统；
所述固体升华腔4内填充介质碘5，以使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度升高，固体升华腔内的固态碘发生升华，从而降低幕墙的透光率；且使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度降低后，升华的碘凝华，从而提高幕墙的透光率；
所述联通管还被设置为，以使得碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温。
幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度升高，固体升华腔内的固态碘发生升华，碘从45℃左右即开始升华，到77℃时完全升华，使固体升华腔内充满浓密的紫色碘蒸汽，从而降低幕墙的透光率，增加幕墙的遮阳性能；
同时，固体升华腔4周围设置联通管3通水，碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温，联通管内循环水联通建筑生活水系统，可节约一定的建筑能耗。太阳不断辐射幕墙，联通管内冷水不断循环，通过不断的升华凝华反应，可在太阳辐射较高的时段提高幕墙的遮阳性能、隔热性能并且提供一定的生活热水从而降低建筑能耗。
选用碘作为媒介的原因为碘容易发生相变，因此容易产生热量的转移，在腔体的受辐射面和冷媒接触面多次快速发生相变，实现太阳辐射热的转移。
I2(s)→I2(g)，∆G0=19.4 KJ/mol，碘的摩尔质量为254g，即每克碘单质升华可产生0.0764 KJ热量，水的比热容以4.2×103 J/(Kg·℃)计算，理论上在不考虑热传递损失的情况下，每克碘单质升华可使1克水的温度升高18.2℃。
优选地，所述联通管3通过温控阀与所述建筑生活水系统联通；
所述温控阀包括相互接触的第一阀瓣和第二阀瓣；
所述第一阀瓣与所述第二阀瓣为不同的温度相变材料，以使得随着环境温度的升高，阀瓣开启度增加；随着环境温度的降低，阀瓣开启度降低。
具体而言，第一阀瓣为金属材料，第二阀瓣为非金属材料，两种材料由于受温度影响变形量不同，从而使得温差的变化而形变之间产生间隙量，进而形成通量被动式调节。
本发明的温控阀可以实现自适应地调节循环水系统流量，无需电能。
优选地，所述联通管3与建筑生活水系统之间还设置有控制器以及至少一个电磁阀；
所述控制器具有第一优先控制级，当固体升华腔内温度高于第一阈值时，用户的所有用水优先调用幕墙内的循环水。
当温度过高时，本发明通过提高循环水循环率，从而降建筑幕墙温度，以降低建筑物的室内温度。这里的第一阈值优选是45℃。
具体而言，固体升华腔内设置有温度传感器，所述温度传感器与控制器信号连接。除此外，联通管以及外侧玻璃处均可以设置温度传感器。
优选地，所述控制器具有第二优先控制级，当固体升华腔内温度低于第二阈值时，淋浴设备用水优先调用幕墙内的循环水，其他用水调用市政自来水。
当温度过低时，循环水所蓄的温水应减少消耗，在保证循环水流动同时应避免过多的循环水流动降低循环水的损耗，以保证幕墙温度以保温建筑室内温度。这里的第二阈值优选是15℃。
优选地，所述控制器具有第三优先控制级，在非第一优先控制级和第二优先控制级的条件下，当用户使用具有热水功能的设备时，优选调用幕墙内的循环水。
本发明建筑幕墙系统的将在一定程度上提升热水系统进水水温，降低后续加热所需能源总量。同时外墙所吸收的热量在转移到循环水中之后，对于建筑整体节能、保温也起到促进作用。
优选地，还包括保温蓄水箱，所述保温蓄水箱与所述联通管和建筑生活水系统联通；
在第一优先控制级和第三优先控制级的条件下，当用水低谷时，幕墙内的循环水储水至保温蓄水箱内，当用水高峰时，保温蓄水箱与幕墙内的循环水同步调用至用水处；
在第二优先控制级的条件下，保温蓄水箱内水参与幕墙水循环。
优选地，所述幕墙的顶部设置有进水口，底部设置有排水口，循环水以自流的形式自上而下流出。
优选地，所述固体升华腔为真空腔体。
采用真空设置，压强越低，升华所需温度也就越低。
优选地，所述幕墙的透光率为固体升华腔内温度在45℃-77℃之间可使幕墙透光率达到100%-40%。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述幕墙内的循环水温度基本恒定为25℃。
建筑给水系统通过控制器的三级调控水温基本恒定为25℃，建筑热水供水温度一般为55℃，差值为30℃。使用本发明作为建筑热水系统的预加热设备，将在一定程度上提升热水系统进水水温，降低后续加热所需能源总量。同时外墙所吸收的热量在转移到循环水中之后，对于建筑整体节能、保温也起到促进作用。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种被动式可调节遮光度的恒温循环水建筑幕墙，其特征在于，包括：
外侧玻璃、内侧玻璃、固体升华腔和联通管；
多个所述固体升华腔程矩阵排列设置于所述外侧玻璃和内侧玻璃之间；
所述联通管围绕所述固体升华腔设置以形成相邻两个所述固体升华腔的间隔壁；
所述联通管内循环水联通建筑生活水系统；
所述固体升华腔内填充介质碘，以使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度升高，固体升华腔内的固态碘发生升华，从而降低幕墙的透光率；且使得幕墙外侧受到太阳辐射幕墙温度降低后，升华的碘凝华，从而提高幕墙的透光率；
所述联通管还被设置为，以使得碘蒸汽在遇到冷却水时凝华，凝华于升华腔四壁，凝华时放热，可使联通管内冷水升温。
2.根据权利要求1所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述联通管通过温控阀与所述建筑生活水系统联通；
所述温控阀包括相互接触的第一阀瓣和第二阀瓣；
所述第一阀瓣与所述第二阀瓣为不同的温度相变材料，以使得随着环境温度的升高，阀瓣开启度增加；随着环境温度的降低，阀瓣开启度降低。
3.根据权利要求2所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述联通管与建筑生活水系统之间还设置有控制器以及至少一个电磁阀；
所述控制器具有第一优先控制级，当固体升华腔内温度高于第一阈值时，用户的所有用水优先调用幕墙内的循环水。
4.根据权利要求3所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述控制器具有第二优先控制级，当固体升华腔内温度低于第二阈值时，淋浴设备用水优先调用幕墙内的循环水，其他用水调用市政自来水。
5.根据权利要求4所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述控制器具有第三优先控制级，在非第一优先控制级和第二优先控制级的条件下，当用户使用具有热水功能的设备时，优选调用幕墙内的循环水。
6.根据权利要求5所述的建筑幕墙，其特征在于，
还包括保温蓄水箱，所述保温蓄水箱与所述联通管和建筑生活水系统联通；
且在第一优先控制级和第三优先控制级的条件下，当用水低谷时，幕墙内的循环水储水至保温蓄水箱内，当用水高峰时，保温蓄水箱与幕墙内的循环水同步调用至用水处。
7.根据权利要求1-6任一项所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述幕墙的顶部设置有进水口，底部设置有排水口，循环水以自流的形式自上而下流出。
8.根据权利要求1-6任一项所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述固体升华腔为真空腔体。
9.根据权利要求1-6任一项所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述幕墙的透光率为固体升华腔内温度在45℃-77℃之间可使幕墙透光率达到100%-40%。
10.根据权利要求6所述的建筑幕墙，其特征在于，
所述幕墙内的循环水温度基本恒定为25℃。
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2023
- 2023-05-30 CN CN202310621550.4A patent/CN116335319B/zh active Active
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