CN117145357A - 节能窗户及其节能控制方法及智能化建筑外墙 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种节能窗户及其节能控制方法及智能化建筑外墙，节能窗户包括窗架和窗体，窗架用于安装在外墙立面上，窗体安装在窗架上，窗体能够相对于窗架打开或关闭；窗架的宽度方向两侧的内部均设置有散热机构；窗体包括中空玻璃壳体，中空玻璃壳体中设置有太阳能光伏组件；沿中空玻璃壳体的高度方向，在中空玻璃壳体的宽度方向的两侧均间隔设置有两个以上第一导热管；第一导热管的一端向中空玻璃壳体的内部凸出，其另一端用于与散热机构连通；第一导热管与散热机构配合，用于将太阳能光伏组件工作所产生的热量排入室内或排出室外。本申请能够控制太阳能光伏组件工作所产生热量的走向，保证太阳能光伏组件正常工作，进而达到节能减排的目的。

Description

节能窗户及其节能控制方法及智能化建筑外墙

技术领域

本申请属于节能环保领域，具体涉及一种节能窗户及其节能控制方法及智能化建筑外墙。

背景技术

建筑物外墙由于白天受到太阳暴晒容易导致室内温度升高，使人感到闷热不适。随着时间临近正午，日照所致的升温现象愈发严重。对此，通常通过给建筑物加装冷气机进行降温，使得室内温度保持在设定的温度。然而，冷气机的使用是间接造成地球气候异变的原因之一，这将形成恶性偱环，对环境造成无法挽回的破坏。为了缓解日晒导致室温升高的问题同时减少冷气机的使用，通常在建筑物外安装外墙(幕墙)，通过调节遮光角度，可以达到遮阳、隔绝风雨的目的。

现有技术中将太阳能电池板安装在外墙上，在对室内遮阳的同时吸收太阳能进行发电，可以实现建筑的智能化和绿色环保。然而，本申请发明人在研发过程中发现，太阳能电池板工作时会产生热量，如果热量长时间不排出则会影响太阳能电池板的正常工作。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种智能化建筑外墙装置及其控制方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种节能窗户，其包括窗架和窗体，所述窗架用于安装在外墙立面上，所述窗体安装在所述窗架上，所述窗体能够相对于所述窗架打开或关闭；

所述窗架的宽度方向两侧的内部均设置有散热机构；

所述窗体包括中空玻璃壳体，所述中空玻璃壳体中设置有太阳能光伏组件；沿所述中空玻璃壳体的高度方向，在所述中空玻璃壳体的宽度方向的两侧均间隔设置有两个以上第一导热管；所述第一导热管的一端向所述中空玻璃壳体的内部凸出，其另一端用于与所述散热机构连通；所述第一导热管与散热机构配合，用于将所述太阳能光伏组件工作所产生的热量排入室内或排出室外。

上述节能窗户中，所述窗架中设置有驱动件和微处理器；沿所述窗体的宽度方向，在所述窗体的顶部贯穿有转动轴，所述转动轴的两端延伸至所述窗架内；所述转动轴与窗体固定连接，与所述窗架转动连接；所述驱动件的输出端通过传送带与所述转动轴位于所述窗架内的部分进行联动；所述驱动件的控制端与所述微处理器连接；所述驱动件和微处理器均与所述太阳能光伏组件连接；

所述微处理器通过所述驱动件和传送带驱动所述转动轴转动，所述转动轴带动所述窗体相对于所述窗体转动，以实现所述窗体的打开或关闭。

进一步地，在所述窗架靠近室外的侧面上设置有雨量传感器、温度传感器、风向传感器和太阳高度角传感器；所述雨量传感器、温度传感器、风向传感器和太阳高度角传感器均与所述微处理器连接。

更进一步地，所述风向传感器包括第一底座、第一支撑管、第二支撑管、风向标和信号转换电路；所述第一底座沿所述窗架的高度方向设置；沿所述第一底座的轴线方向，在所述第一底座上同轴转动连接有所述第一支撑管；沿与所述第一底座的轴线垂直的方向，所述第二支撑管固定连接在所述第一支撑管与第一底座连接一端的相对端；所述风向标固定设置在所述第二支撑管的长度方向的一端；所述信号转换电路设置在所述第一支撑管中，其与所述太阳能光伏组件和微处理器连接。

更进一步地，所述太阳高度角传感器包括所述太阳高度角传感器包括第二底座、刻度盘和指针；所述第二底座上设置有所述刻度盘，所述刻度盘上开设有半球形的刻度槽，且所述刻度槽的开口位于所述刻度盘的上表面，所述刻度槽的凹面上设置有刻度线，所述刻度线为条状的光敏电阻，所述光敏电阻与微处理器连接；所述指针设置于所述刻度槽底面的中心处，且与所述刻度盘的上表面垂直。

上述节能窗户中，所述窗架上开设有安装孔，所述窗体设置在所述安装孔中；

所述散热机构包括第二导热管、第三导热管、弹性件和开合组件；沿所述窗架的高度方向，在所述安装孔所在的所述窗架的宽度方向的两侧的内部均设置有第二导热管；沿所述第二导热管的高度方向，在所述第二导热管靠近所述安装孔的一侧间隔设置有两个以上所述第三导热管；所述第三导热管的一端与所述第二导热管的身部连通，其另一端在所述窗体相对于所述窗架闭合时能够与对应的所述第一导热管连通；

所述第二导热管的两端均通过所述弹性件连接有开合组件；

所述窗架的厚度方向上靠近室外的侧壁的顶部和底部均开设有第一散热孔，所述窗架的厚度方向上靠近室内的侧壁的顶部和底部均开设有第二散热孔；在所述弹性件的形变的作用下，所述开合组件用于交替打开或关闭第一散热孔和第二散热孔。

进一步地，所述开合组件包括连接杆、第一挡板和第二挡板；所述连接杆采用T形结构，所述T形结构中竖杆与横杆连接一端的相对端与所述弹性件连接，所述T形结构中横杆的一端与所述第一挡板的一端连接，沿所述第二导热管的高度方向，所述第一挡板的另一端向远离所述弹性件的方向伸出；所述T形结构中横杆的另一端与所述第二挡板的一端连接，沿所述第二导热管的高度方向，所述第二挡板的另一端向靠近所述弹性件的方向伸出。

更进一步地，所述第一挡板与所述窗架的厚度方向上靠近室外的侧壁滑动连接，所述第二挡板与所述窗架的厚度方向上靠近室内的侧壁滑动连接。

上述节能窗户中，在所述窗架的底部开设有一个以上排水孔，所述排水孔上铰接有排水挡板。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种节能窗户的节能控制方法，其包括以下步骤：

在微处理器中设置温度阈值、雨量阈值和风速阈值；

太阳能光伏组件进行储能，温度传感器、雨量传感器、风向传感器和太阳高度角传感器采集数据，并将采集到的数据传输至微处理器进行判断，根据判断结果控制窗体的开合，其过程为：

微处理器接收温度传感器输出的温度值以及风速传感器输出的旋转信号，并根据温度值计算得到环境温度，根据旋转信号计算得到风速；

微处理器判断环境温度是否超过温度阈值或者风速是否超过风速阈值；如果环境温度超过温度阈值或者风速超过风速阈值，则微处理器控制关闭窗体；如果环境温度未超过温度阈值且风速未超过风速阈值，则微处理器判断雨量传感器是否采集有数据；

如果雨量传感器无采集数据，则微处理器通过判断太阳能光伏组件是否工作来判断是晴天还是阴天，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件工作，则判定为晴天，微处理器控制打开窗体，并根据太阳高度角计算窗体的第一翻转角度β₁；

如果太阳能光伏组件未工作，则判定为阴天，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体的第二翻转角度β₂；

如果雨量传感器有采集数据，则微处理器通过判断太阳能光伏组件是否工作来判断雨量传感器是否存在误采集，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件工作，则判定雨量传感器存在误采集，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体的第二翻转角度β₂；

如果太阳能光伏组件未工作，则判定雨量传感器未存在误采集，微处理器进一步判断降雨量是否超过降雨量阈值；如果降雨量超过降雨量阈值，则微处理器控制关闭窗体；如果降雨量未超过降雨量阈值，则微处理器控制打开窗体，并根据风向角度确定水滴降落方向，以及计算窗体的第二翻转角度β₂；

其中，窗体的第一翻转角度β₁为：

β₁＝sin^-1((H×cosα₁)/B)-α₁；

式中，H表示窗体的长度，B表示窗体的宽度，α₁表示太阳高度角；

窗体的第二翻转角度β₂为：

β₂＝sin^-1((H×cosα₂)/B)-α₂；

式中，H表示窗体的长度，B表示窗体的宽度，α₂表示风向角度。

根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种智能化建筑外墙，其包括上述任一项所述的节能窗户。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请提供的节能窗户中将太阳能光伏组件集成于中空玻璃壳体中，在不影响室内光照的情况下，利用太阳能光伏组件进行发电，实现绿色储电；太阳能光伏组件存储的电可以用于供给室内电器设备，实现节能减排的目的。

本申请提供的节能窗户通过设置微处理器、驱动件、雨量传感器、温度传感器、风向传感器、太阳高度角传感器、第一导热管和散热机构，可以根据室内外的环境参数控制窗体的开合及翻转角度；在第一导热管和散热机构的配合下，能够控制太阳能光伏组件工作所产生热量的走向。在窗体关闭时依然能够达到散热效果，并且根据窗体散热的走向，在夏天使热量朝向室外扩散，避免室内温度升高，以降低室内降温设备的能耗。在冬天使热量朝向室内扩散，提高室内温度，以降低室内升温设备的能耗，进一步达到节能减排的目的。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种节能窗户的轴测图。

图2为本申请实施例提供的一种节能窗户中窗架的剖视图。

图3为图2中A-A的剖面图。

图4为本申请实施例提供的一种节能窗户中窗体的剖视图。

图5为本申请实施例提供的一种节能窗户中风向传感器的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种节能窗户中太阳高度角传感器的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的一种节能窗户的节能控制方法中微处理器的判断流程图。

附图标记说明：

1、窗架；11、散热机构；111、第二导热管；112、第三导热管；113、弹性件；114、开合组件；1141、连接杆；1142、第一挡板；1143、第二挡板；12、安装孔；13、第一散热孔；14、第二散热孔；15、排水孔；

2、窗体；21、中空玻璃壳体；22、太阳能光伏组件；23、第一导热管；

3、驱动件；

4、转动轴；

5、风向传感器；51、第一底座；52、第一支撑管；53、第二支撑管；54、风向标；

6、太阳高度角传感器；61、第二底座；62、刻度盘；621、刻度槽；622、刻度线；63、指针。

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明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

如图1～图4所示，本申请提供的节能窗户包括窗架1和窗体2，窗架1用于安装在外墙立面上，窗体2安装在窗架1上，窗体2能够相对于窗架1打开或关闭。

窗架1宽度方向两侧的内部均设置有散热机构11。

窗体2包括中空玻璃壳体21，中空玻璃壳体21中设置有太阳能光伏组件22。太阳能光伏组件22呈透明结构，其在晴天时蓄能储电，实现建筑的智能化和绿色环保且不会影响室内光照。

沿中空玻璃壳体21的高度方向，在中空玻璃壳体21宽度方向的两侧均间隔设置有两个以上第一导热管23。第一导热管23的一端向中空玻璃壳体21的内部凸出，其另一端用于当窗体2相对于窗架1闭合时与散热机构11连通。

第一导热管23与散热机构11配合，用于将太阳能光伏组件22工作所产生的热量排入室内或排出室外。

本申请提供的节能窗户将太阳能光伏组件22集成于中空玻璃壳体21中，在不影响室内光照的情况下，利用太阳能光伏组件22进行发电，实现绿色储电；太阳能光伏组件22存储的电可以用于供给室内电器设备，实现节能减排的目的。另外，通过第一导热管23和散热机构11的配合可以将太阳能光伏组件22工作所产生的热量排入室内或排出室外，进一步达到达到节能减排的目的。

在上述实施例中，如图2所示，窗架1上开设有安装孔12，窗体2设置在安装孔12中。

在上述实施例中，窗架1中设置有驱动件3和微处理器。如图4所示，沿窗体2的宽度方向，在窗体2的顶部贯穿有转动轴4，转动轴4的两端延伸至窗架1内。转动轴4与窗体2固定连接，与窗架1转动连接。驱动件3的输出端通过传送带与转动轴4位于窗架1内的部分进行联动。驱动件3的控制端与微处理器连接。驱动件3和微处理器均与太阳能光伏组件22连接，太阳能光伏组件22为驱动件3和微处理器供电。微处理器通过驱动件3和传送带驱动转动轴4转动，转动轴4带动窗体2相对于窗体1转动，以实现窗体2的打开或关闭。

在上述实施例中，在窗架1靠近室外的侧面上设置有雨量传感器、温度传感器、风向传感器5和太阳高度角传感器6。雨量传感器、温度传感器、风向传感器5和太阳高度角传感器6均和微处理器连接。

其中，雨量传感器包括雨滴收集装置、计量装置和信号处理器。雨滴收集装置沿窗架1的高度方向设置并与窗架1固定连接。计量装置和信号处理器均设置在雨滴收集装置中，太阳能光伏组件22和计量装置均与信号处理器连接。太阳能光伏组件22用于为信号处理器供电。雨水滴落至雨滴收集装置中击打计量装置，计量装置产生计量电信号并将该计量电信号传输至信号处理器，信号处理器对计量电信号进行解析得到雨滴数量。信号处理器将雨滴数量发送给微处理器。微处理器根据雨滴数量得到降雨量。

温度传感器设置在窗架1的顶部，其包括热敏电阻和信号转换器，热敏电阻与信号转换器连接，信号转换器与微处理器连接。热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，信号转换器将热敏电阻的电阻值转化为温度值，并将该温度值发送给微处理器。微处理器根据温度值得到环境温度。

如图5所示，风向传感器5包括第一底座51、第一支撑管52、第二支撑管53、风向标54和信号转换电路(图中未示出)。其中，第一底座51沿窗架1的高度方向设置。沿第一底座51的轴线方向，在第一底座51上同轴转动连接有第一支撑管52。沿与第一底座51的轴线垂直的方向，第二支撑管53固定连接在第一支撑管52与第一底座51连接一端的相对端。风向标54固定设置在第二支撑管53长度方向的一端。信号转换电路设置在第一支撑管52中，其与太阳能光伏组件22连接，太阳能光伏组件22用于为信号转换电路供电。信号转换电路还与微处理器连接。

当风向标54转动时，第一支撑管52和信号转换电路通过第二支撑管53随风向标54转动，信号转换电路将风向标54的旋转运动转化为旋转信号，并将该信号发送给微处理器。微处理器根据旋转信号得到风向角度和风速。

如图6所示，太阳高度角传感器6包括第二底座61、刻度盘62和指针63。其中，刻度盘62设置在第二底座61上，在刻度盘62上，自刻度盘62的上表面向靠近第二底座61的方向开设有半球形的刻度槽621；即刻度槽621的开口位于刻度盘62的上表面。刻度槽621的凹面上间隔设置有两条以上的刻度线622，刻度线622为条状的光敏电阻。光敏电阻与微处理器连接，指针63设置于刻度槽621底面的中心处，且与刻度盘62的上表面垂直。将刻度槽621开口沿窗架1的高度方向放置。

当阳光照射在指针63上时，指针63在刻度槽621的凹面上形成投影，投影遮挡刻度线622。未被阳光照射的光敏电阻的电阻值会小。微处理器根据光敏电阻的电阻值得到太阳高度角。

微处理器根据雨量传感器、温度传感器和风向传感器5检测到的数据控制窗体2的开合和翻转角度。其中，微处理器中预设有降雨量阈值、温度阈值和风速阈值，微处理器将环境温度和风速分别对应与温度阈值和风速阈值进行比较，以判断环境温度是否超过温度阈值或风速是否超过风速阈值。

如果环境温度超过温度阈值或风速超过风速阈值，则微处理器控制关闭窗体2。

如果环境温度未超过温度阈值且风速未超过风速阈值，则微处理器判断雨量传感器是否采集有数据。

如果雨量传感器未采集有数据，则微处理器进一步通过判断太阳能光伏组件22是否工作来判断是晴天还是阴天。如果太阳能光伏组件22工作，则判定为晴天，微处理器控制打开窗体，并根据太阳高度角计算窗体2的第一翻转角度β₁；如果太阳能光伏组件22未工作，则判定为阴天，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体2的第二翻转角度β₂。

如果雨量传感器有采集数据，则微处理器进一步通过判断太阳能光伏组件22是否工作来判断雨量传感器是否存在误采集，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件22工作，则判定雨量传感器存在误采集，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体2的第二翻转角度β₂。

如果太阳能光伏组件22未工作，则判定雨量传感器未存在误采集，微处理器进一步判断降雨量是否超过降雨量阈值；如果降雨量超过降雨量阈值，则微处理器控制关闭窗体2；如果降雨量未超过降雨量阈值，则微处理器控制打开窗体，并根据风向角度确定水滴降落方向，以及计算窗体2的第二翻转角度β₂。

其中，窗体2的第一翻转角度β₁为：

β₁＝sin^-1((H×cosα₁)/B)-α₁；

式中，H表示窗体2的长度，B表示窗体2的宽度，α₁表示太阳高度角。窗体2的第二翻转角度β₂为：

β₂＝sin^-1((H×cosα₂)/B)-α₂；

式中，H表示窗体2的长度，B表示窗体2的宽度，α₂表示风向角度。

在上述各实施例中，如图2和图3所示，散热机构11包括第二导热管111、第三导热管112、弹性件113和开合组件114。其中，沿窗架1的高度方向，在安装孔12所在的窗架1宽度方向的两侧的内部均设置有第二导热管111。沿第二导热管111的高度方向，在第二导热管111靠近安装孔12的一侧间隔设置有两个以上第三导热管112。第三导热管112的一端与第二导热管111的身部连通，其另一端在窗体2相对于窗架1闭合时能够与对应的第一导热管23连通。

第二导热管111的两端均通过弹性件113连接有开合组件114。开合组件114包括连接杆1141、第一挡板1142和第二挡板1143。其中，连接杆1141采用T形结构，T形结构中竖杆与横杆连接一端的相对端与弹性件113连接，T形结构中横杆的一端与第一挡板1142的一端连接，沿第二导热管111的高度方向，第一挡板1142的另一端向远离弹性件113的方向伸出；T形结构中横杆的另一端与第二挡板1143的一端连接，沿第二导热管111的高度方向，第二挡板1143的另一端向靠近弹性件113的方向伸出。

可以理解的是，T形结构中横杆的一端与第一挡板1142的一端连接，沿第二导热管111的高度方向，第一挡板1142的另一端也可以向靠近弹性件113的方向伸出；T形结构中横杆的另一端与第二挡板1143的一端连接，沿第二导热管111的高度方向，第二挡板1143的另一端也可以向远离弹性件113的方向伸出。

也就是说，第一挡板1142与第二挡板1143错位设置，使得第一挡板1142、T形结构中横杆和第二挡板1143构成一Z字形结构。

窗架1厚度方向上靠近室外的侧壁的顶部和底部均开设有第一散热孔13，窗架1厚度方向上靠近室内的侧壁的顶部和底部均开设有第二散热孔14。其中，垂直于第一散热孔13所在平面的中心线可以与垂直于第二散热孔14所在平面的中心线位于同一条直线上。第一挡板1142与第一散热孔13相对设置，用于封闭第一散热孔13。第二挡板1143与第二散热孔14相对设置，用于封闭第二散热孔14。

当室内温度高于室外温度时，弹性件113处于初始状态，第一挡板1142位于第一散热孔13处，用于封闭第一散热孔13；第二挡板1143沿第二导热管111的高度方向位于第二散热孔14的一端，未封闭第二散热孔14。

在本实施例中，第二导热管111和第三导热管112的外壁上均粘接有保温层。通过设置保温层，能够将热量集中于第二导热管111和第三导热管112中，使热量能够沿预定走向进行散热。

在本实施例中，第一挡板1142与窗架1厚度方向上靠近室外的侧壁滑动连接，第二挡板1143与窗架1厚度方向上靠近室内的侧壁滑动连接。

具体地，在窗架1厚度方向的靠近室外的侧壁的内表面上开设有第一滑槽，在第一挡板1142与窗架1厚度方向的靠近室外的侧壁相对的侧面上设置有第一滑块，第一挡板1142通过第一滑块和第一滑槽与窗架1厚度方向的靠近室外的侧壁滑动连接。在窗架1厚度方向的靠近室内的侧壁的内表面上开设有第二滑槽，在第二挡板1143与窗架1厚度方向的靠近室内的侧壁相对的侧面上设置有第二滑块，第二挡板1143通过第二滑块和第二滑槽与窗架1厚度方向的靠近室内的侧壁滑动连接。

第一挡板1142通过第一滑槽和第一滑块沿窗架1的高度方向进行限位，第二挡板1143通过第二滑槽和第二滑块沿窗架1的高度方向进行限位，从而提高开合组件114的稳定性。

在本实施例中，具体地，弹性件113可以采用收缩型弹簧或拉伸型弹簧。

当弹性件113采用收缩型弹簧时，收缩型弹簧在初始状态下，第一挡板1142位于第一散热孔13靠近弹性件113的一侧，第二挡板1143位于第二散热孔14远离弹性件113的一侧。根据收缩型弹簧的收缩性能设置第一挡板1142和第二挡板1143的初始位置，便于第一挡板1142和第二挡板1143能够随着收缩型弹簧的形变进行滑动，以打开第一散热孔13并封闭第二散热孔14。

当弹性件113采用拉伸型弹簧时，拉伸型弹簧在初始状态下，第一挡板1142位于第一散热孔13远离弹性件113的一侧，第二挡板1143位于第二散热孔14靠近弹性件113的一侧。根据拉伸型弹簧的拉伸性能设置第一挡板1142和第二挡板1143的初始位置，便于第一挡板1142和第二挡板1143能够随着拉伸型弹簧的形变进行滑动，以打开第一散热孔13并封闭第二散热孔14。

在上述各实施例中，如图2所示，在窗架1的底部开设有一个以上排水孔15，排水孔15上铰接有排水挡板。

雨天雨水从第一散热孔13飘入窗架1中时，可以通过排水孔15进行排水。排水挡板在无雨时处于关闭状态，可以防止影响散热保温效果。当有雨水沉积在窗架1内的底部时，在雨水的重力作用下，排水挡板打开，通过排水孔15进行排水，以避免雨水在窗架1内堆积后渗入室内。

在上述各实施例中，在窗架1内部靠近室内的侧壁上粘接有吸音棉。通过吸音棉可以减小驱动件3工作所产生的噪音。

本申请提供的节能窗户的具体工作过程为：

太阳能光伏组件22工作时产生热量，导致中空玻璃壳体21内气压增大，第一导热管23吸收中空玻璃壳体21内的热量。如果窗体2未关闭，热量通过第一导热管23排出，能够避免影响太阳能光伏组件22工作。如果窗体2关闭，热量沿着第一导热管23和第三导热管112传递至第二导热管111，第二导热管111的热量释放至弹性件113附近。

夏天时，由于开有制冷空调，室内温度低于室外温度，太阳能光伏组件22在夏天工作时会产生较多热量，第一导热管23在吸收太阳能光伏组件22产生的热量时，还会吸收部分室外的热量，此时在高热量下弹性件113产生形变，驱动连接杆1141向靠近第三导管中心的方向移动，进而使第二挡板1143封闭第二散热孔14。由于第一挡板1142和第二挡板1143错位布置，第二挡板1143封闭第二散热孔14时，第一挡板1142打开第一散热孔13，释放在弹性件113附近的热量通过第一散热孔13排向室外，从而能够降低室内降温设备的能耗。

冬天时，由于开有暖气或制热空调，室内温度高于室外温度，弹性件113处于初始状态，第一挡板1142封闭第一散热孔13，第二挡板1143未封闭第二散热孔14，此时太阳能光伏组件22产生的热量不足以使弹性件113产生形变，太阳能光伏组件22产生的热量通过第二散热孔14进入室内，能够提高室内温度，从而降低室内升温设备的能耗。

本申请提供的节能窗户通过设置微处理器、驱动件3、雨量传感器、温度传感器、风向传感器5、太阳高度角传感器6、第一导热管23和散热机构11，可以根据室内外的环境参数控制窗体2的开合；在第一导热管23和散热机构11的配合下，能够控制太阳能光伏组件22工作所产生热量的走向。在窗体2关闭时依然能够达到散热效果，并且根据窗体2散热的走向，在夏天使热量朝向室外扩散，避免室内温度升高，以降低室内降温设备的能耗。在冬天使热量朝向室内扩散，提高室内温度，以降低室内升温设备的能耗，进一步达到节能减排的目的。

具体地，本申请通过设置传感器采集室外环境的变化数据，微处理器对传感器采集到的数据进行分析，以控制打开或关闭窗体2并控制窗体2的翻转角度，能够提高居住的舒适性及安全性。当环境温度超过温度阈值时，室内会启动调温设备，关闭窗体2可以减少调温设备的能耗。当降雨量超过降雨量阈值或风速超过风速阈值时，微处理器控制关闭窗体2，可以避免雨水飘入室内或风力太大引发安全风险。当雨量传感器的数据异常时，结合太阳能光伏组件22的工作状态，判断是否存在误采集，可以排除室外环卫工人清洁或施工等情况引发的水滴落在窗架1上导致误采集的情况，提高节能窗户控制的精确度。

基于本申请提供的节能窗户，本申请还提供了一种节能控制方法，其包括以下步骤：

S1、在微处理器中设置温度阈值、雨量阈值和风速阈值。

S2、如图7所示，太阳能光伏组件22进行储能，温度传感器、雨量传感器、风向传感器和太阳高度角传感器采集数据，并将采集到的数据传输至微处理器进行判断，并根据判断结果控制窗体2的开合，其过程为：

S21、微处理器接收温度传感器输出的温度值以及风速传感器输出的旋转信号，并根据温度值计算得到环境温度，根据旋转信号计算得到风速。

S22、微处理器判断环境温度是否超过温度阈值或者风速是否超过风速阈值；如果环境温度超过温度阈值或者风速超过风速阈值，则微处理器控制关闭窗体；如果环境温度未超过温度阈值且风速未超过风速阈值，则进入步骤S23。

S23、微处理器判断雨量传感器是否采集有数据；

如果雨量传感器无采集数据，则进入步骤S24。

如果雨量传感器有采集数据，则进入步骤S25。

S24、微处理器通过判断太阳能光伏组件22是否工作来判断是晴天还是阴天，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件22工作，则判定为晴天，微处理器控制打开窗体2，并根据太阳高度角计算窗体2的第一翻转角度β₁，进而控制窗体2按照第一翻转角度β₁打开。

如果太阳能光伏组件22未工作，则判定为阴天，微处理器控制打开窗体2，并根据风向角度计算窗体2的第二翻转角度β₂，进而控制窗体2按照第二翻转角度β₂打开。

S25、微处理器通过判断太阳能光伏组件22是否工作来判断雨量传感器是否存在误采集，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件22工作，则判定雨量传感器存在误采集，微处理器控制打开窗体2，并根据风向角度计算窗体2的第二翻转角度β₂，进而控制窗体2按照第二翻转角度β₂打开。

如果太阳能光伏组件22未工作，则判定雨量传感器未存在误采集，微处理器进一步判断降雨量是否超过降雨量阈值；如果降雨量超过降雨量阈值，则微处理器控制关闭窗体2；如果降雨量未超过降雨量阈值，则微处理器控制打开窗体2，并根据风向角度确定水滴降落方向，以及计算窗体2的第二翻转角度β₂，进而控制窗体2按照第二翻转角度β₂打开。

上述步骤S3中，窗体2的第一翻转角度β₁为：

β₁＝sin^-1((H×cosα₁)/B)-α₁；

式中，H表示窗体2的长度，B表示窗体2的宽度，α₁表示太阳高度角。窗体2的第二翻转角度β₂为：

β₂＝sin^-1((H×cosα₂)/B)-α₂；

式中，H表示窗体2的长度，B表示窗体2的宽度，α₂表示风向角度。

本申请还提供了一种智能化建筑外墙，其包括上述节能窗户。

上述的本申请实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本申请的实施例也可表示在数据信号处理器中执行上述方法的程序代码。本申请也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列执行的多种功能。可根据本申请配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本申请揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展表示不同的程序语言与不同的格式或形式。也可表示不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本申请执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本申请的精神与范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (11)

1.一种节能窗户，其特征在于，包括窗架和窗体，所述窗架用于安装在外墙立面上，所述窗体安装在所述窗架上，所述窗体能够相对于所述窗架打开或关闭；

所述窗架的宽度方向两侧的内部均设置有散热机构；

所述窗体包括中空玻璃壳体，所述中空玻璃壳体中设置有太阳能光伏组件；沿所述中空玻璃壳体的高度方向，在所述中空玻璃壳体的宽度方向的两侧均间隔设置有两个以上第一导热管；所述第一导热管的一端向所述中空玻璃壳体的内部凸出，其另一端用于与所述散热机构连通；所述第一导热管与散热机构配合，用于将所述太阳能光伏组件工作所产生的热量排入室内或排出室外。

2.根据权利要求1所述的节能窗户，其特征在于，所述窗架中设置有驱动件和微处理器；沿所述窗体的宽度方向，在所述窗体的顶部贯穿有转动轴，所述转动轴的两端延伸至所述窗架内；所述转动轴与窗体固定连接，与所述窗架转动连接；所述驱动件的输出端通过传送带与所述转动轴位于所述窗架内的部分进行联动；所述驱动件的控制端与所述微处理器连接；所述驱动件和微处理器均与所述太阳能光伏组件连接；

所述微处理器通过所述驱动件和传送带驱动所述转动轴转动，所述转动轴带动所述窗体相对于所述窗体转动，以实现所述窗体的打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的节能窗户，其特征在于，在所述窗架靠近室外的侧面上设置有雨量传感器、温度传感器、风向传感器和太阳高度角传感器；所述雨量传感器、温度传感器、风向传感器和太阳高度角传感器均与所述微处理器连接。

4.根据权利要求3所述的节能窗户，其特征在于，所述风向传感器包括第一底座、第一支撑管、第二支撑管、风向标和信号转换电路；所述第一底座沿所述窗架的高度方向设置；沿所述第一底座的轴线方向，在所述第一底座上同轴转动连接有所述第一支撑管；沿与所述第一底座的轴线垂直的方向，所述第二支撑管固定连接在所述第一支撑管与第一底座连接一端的相对端；所述风向标固定设置在所述第二支撑管的长度方向的一端；所述信号转换电路设置在所述第一支撑管中，其与所述太阳能光伏组件和微处理器连接。

5.根据权利要求3所述的节能窗户，其特征在于，所述太阳高度角传感器包括第二底座、刻度盘和指针；所述第二底座上设置有所述刻度盘，所述刻度盘上开设有半球形的刻度槽，且所述刻度槽的开口位于所述刻度盘的上表面，所述刻度槽的凹面上设置有刻度线，所述刻度线为条状的光敏电阻，所述光敏电阻与微处理器连接；所述指针设置于所述刻度槽底面的中心处，且与所述刻度盘的上表面垂直。

6.根据权利要求1所述的节能窗户，其特征在于，所述窗架上开设有安装孔，所述窗体设置在所述安装孔中；

所述散热机构包括第二导热管、第三导热管、弹性件和开合组件；沿所述窗架的高度方向，在所述安装孔所在的所述窗架的宽度方向的两侧的内部均设置有第二导热管；沿所述第二导热管的高度方向，在所述第二导热管靠近所述安装孔的一侧间隔设置有两个以上所述第三导热管；所述第三导热管的一端与所述第二导热管的身部连通，其另一端在所述窗体相对于所述窗架闭合时能够与对应的所述第一导热管连通；

所述第二导热管的两端均通过所述弹性件连接有开合组件；

所述窗架的厚度方向上靠近室外的侧壁的顶部和底部均开设有第一散热孔，所述窗架的厚度方向上靠近室内的侧壁的顶部和底部均开设有第二散热孔；在所述弹性件的形变的作用下，所述开合组件用于交替打开或关闭第一散热孔和第二散热孔。

7.根据权利要求6所述的节能窗户，其特征在于，所述开合组件包括连接杆、第一挡板和第二挡板；所述连接杆采用T形结构，所述T形结构中竖杆与横杆连接一端的相对端与所述弹性件连接，所述T形结构中横杆的一端与所述第一挡板的一端连接，沿所述第二导热管的高度方向，所述第一挡板的另一端向远离所述弹性件的方向伸出；所述T形结构中横杆的另一端与所述第二挡板的一端连接，沿所述第二导热管的高度方向，所述第二挡板的另一端向靠近所述弹性件的方向伸出。

8.根据权利要求7所述的节能窗户，其特征在于，所述第一挡板与所述窗架的厚度方向上靠近室外的侧壁滑动连接，所述第二挡板与所述窗架的厚度方向上靠近室内的侧壁滑动连接。

9.根据权利要求1所述的节能窗户，其特征在于，在所述窗架的底部开设有一个以上排水孔，所述排水孔上铰接有排水挡板。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的节能窗户的节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在微处理器中设置温度阈值、雨量阈值和风速阈值；

太阳能光伏组件进行储能，温度传感器、雨量传感器、风向传感器和太阳高度角传感器采集数据，并将采集到的数据传输至微处理器进行判断，根据判断结果控制窗体的开合，其过程为：

微处理器接收温度传感器输出的温度值以及风速传感器输出的旋转信号，并根据温度值计算得到环境温度，根据旋转信号计算得到风速；

微处理器判断环境温度是否超过温度阈值或者风速是否超过风速阈值；如果环境温度超过温度阈值或者风速超过风速阈值，则微处理器控制关闭窗体；如果环境温度未超过温度阈值且风速未超过风速阈值，则微处理器判断雨量传感器是否采集有数据；

如果雨量传感器无采集数据，则微处理器通过判断太阳能光伏组件是否工作来判断是晴天还是阴天，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件工作，则判定为晴天，微处理器控制打开窗体，并根据太阳高度角计算窗体的第一翻转角度β₁；

如果太阳能光伏组件未工作，则判定为阴天，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体的第二翻转角度β₂；

如果雨量传感器有采集数据，则微处理器通过判断太阳能光伏组件是否工作来判断雨量传感器是否存在误采集，其具体过程为：

如果太阳能光伏组件工作，则判定雨量传感器存在误采集，微处理器控制打开窗体，并根据风向角度计算窗体的第二翻转角度β₂；

如果太阳能光伏组件未工作，则判定雨量传感器未存在误采集，微处理器进一步判断降雨量是否超过降雨量阈值；如果降雨量超过降雨量阈值，则微处理器控制关闭窗体；如果降雨量未超过降雨量阈值，则微处理器控制打开窗体，并根据风向角度确定水滴降落方向，以及计算窗体的第二翻转角度β₂；

其中，窗体的第一翻转角度β₁为：

β₁＝sin^-1((H×cosα₁)/B)-α₁；

式中，H表示窗体的长度，B表示窗体的宽度，α₁表示太阳高度角；

窗体的第二翻转角度β₂为：

β₂＝sin^-1((H×cosα₂)/B)-α₂；

式中，H表示窗体的长度，B表示窗体的宽度，α₂表示风向角度。

11.一种智能化建筑外墙，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的节能窗户。