CN201902143U - 可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换气窗，特别使用太阳能作为动力的可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，属于建筑门窗领域。空调换气窗具有夹层结构，夹层内装有吸热材料窗帘，窗帘形式多样并可更换，能调节光线强弱。该窗装有换气窗口，半导体制冷片、发热片、温度传感器等。阳光加热夹层内空气，利用对流原理，无需电力实现换气调温、隔热节能。温差超过调节范围时，采用加热片及制冷片调温，实现自动控制。也可手动控制换气窗口的开启和关闭。利用窗外太阳能电池板为空调换气窗提供电力。本实用新型不改变窗户现有的功能，也不改变住户的生活习惯，美观实用，利用太阳能进行加热和冷却室内空气，具有空调的作用，能为室内空调设备大幅节约电能。

Description

可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗

技术领域

本发明涉及一种太阳能自动空调节能换气窗，特别是可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，属于建筑门窗领域。

背景技术

该太阳能自动空调节能换气窗是专利“太阳能加热换气窗”“太阳能空调换气窗”“可清洗式太阳能空调换气窗”的改进，原有的换气窗共同存在如下缺陷：1.无法调光；2.无法实现窗花图纹更换；3.难以清洗，特别对于“可清洗式太阳能空调换气窗”要将大面积的玻璃抽拉出来进行清洗是不现实的，尤其是高层建筑；4.无法实现自动换气；5.不具有加热和制冷空气的功能。

如何通过同一扇窗户弥补上述所有缺陷，实现冬天和夏天的换气，并能调节光线强弱，可更换图案，可清洗，并具有空调的特性，减少空调耗电。此外，如何采用简单的低成本的装置来实现利用照射到建筑物表面的阳光来回收能量，对于节能环保是一种极有价值的事情。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，结构紧凑，成本极低，能调节光线强弱，便于维修，它无需外接电力进行加热和冷却室内空气，利用太阳能进行加热和冷却室内空气，具有空调的作用，并配合空调设备工作，并能为室内空调设备大幅度节约电能。

空调换气窗具有夹层结构，设有太阳能电池板、制冷片、发热片、传感器和电控板。夹层内装有吸热材料窗帘，内外两层透光板的上下两端均不封闭，在未封闭区安装活动透明挡板和换气窗口，构成完整的封闭夹层。在下端内层挡板上安装半导体制冷片、发热片、温度传感器和空气质量传感器，传感器与电控板连接。根据传感其信号即预编程序自动开启和关闭实现自动换气。温差过大时，自动打开或关闭制冷片、加热片，冷却和加热室内空气。空气污浊时会进行强制换。换气窗具有手动开启和关闭功能、防蚊虫功能。下端外层挡板采用太阳能电池板为挡板。在屋顶太阳能热水器的真空集热管的间隙安装条形主太阳能光伏电池板，在窗台下侧安装调温用太阳能电池板。所有太阳能电池板与蓄电池相连，为空调换气窗提供电力。将房间的两面均装上空调换气窗，这样就能实现室内空气对流，协调工作。对于整个大厦可安装玻璃隔层，即在现有建筑体的表面安装玻璃隔层，构成建筑节能换气层。

本发明的有益效果是：本空调换气窗利用窗户提供了一种新的加热、冷却、 换气方式，实现冬天空气换气加热，夏天换气降温。不改变窗户现有的功能，也不改变住户的生活习惯，无需动力，结构紧凑，体积小，成本极低，便于维修。对于目前居民住户而言，每户空调换气窗的总面积为2m²时，将节约空调耗电量约1000W。其经济效益和社会效益巨大。符合国家节能减排的要求。

附图说明

图1为卷帘式内主视示意图；

图2为本实用新结构示意图；

图3为卷帘式内外主视示意图；

图4为百叶窗式结构示意图；

图5窗帘式结构示意图；

图6建筑体表面换气结构示意图；

图7为太阳能电池板示意图；

图8为空调换气窗工作原理示意图。

在图1～7中，换气窗外框1、活页2、活页固定角铝条3、磁扣4、可拆卸卷轴5、卷轴固定板6、挡条7、发热片8、磁扣固定条9、槽形边框挡条10、电磁铁开关11、滑槽12、换气窗口13、卷帘14、卷帘拉线固定环15、卷帘底端横杆16、底端横杆固定滑块17、卷帘拉线18、半导体制冷片19、手动换气窗开关20、拉线手柄21、室内温度传感器22、夹层温度传感器23、室外温度传感器24、内层玻璃25、外层玻璃26、卷帘轴27、控制用太阳能电池板28、调温用太阳能电池板29、百叶窗30、百叶窗调光扳手31、百叶窗叶片连接杆32、窗帘吊环33、垂吊式窗帘34、窗帘拉线滑轮35、太阳能热水器36、真空集热管37、主调温用太阳能电池板38、电控板39、蓄电池40、透明挡板41、强制换气扇42、空气质量传感器43、建筑表面换气玻璃44、换气通道45。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的目的是提供一种可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，结构紧凑，体积小，成本极低，能调节光线强弱，便于维修清洗，它无需外接电力进行加热和冷却室内空气，就可起到空调的作用，并配合空调设备工作，大幅度减少空调耗电。

解决本发明技术问题所采用的方案是：空调换气窗具有夹层结构，内层外层两层均为透光板，夹层内装有吸热材料窗帘，窗帘由可拆卸卷轴固定。内外两层透光板的上下两端均不封闭，在未封闭区安装活动透明挡板和换气窗口，构成完整的封闭夹层。在下端内层挡板上安装半导体制冷片19，上端内层挡板 上安装发热片8。夹层内层、中层和外层均装有温度传感器，室内挡板上安装空气质量传感器，传感器与电控板连接，电控板具有驱动电路，电控板控制加热片8、制冷片和换气窗口13，强制换气扇。换气窗口13采用电磁力控制，自动开启和关闭实现自动换气。在固定角铝合金片上安装手动开关20，用于手动控制换气窗口13的开启和关闭。下端外层挡板采用太阳能电池板28为挡板。在屋顶太阳能热水器36的真空集热管37的间隙安装条形主太阳能光伏电池板38，在窗台下侧安装调温用太阳能电池板29。所有太阳能电池板与蓄电池相连，为空调换气窗提供电力。将房间的两面均装上空调换气窗，这样就能实现室内空气对流，协调工作。对于整个大厦可安装玻璃隔层，即在现有建筑体的表面安装玻璃隔层，构成建筑节能换气层，与空调换气窗联通，实现空调换气。

具体使用方案1

使用时，将可拆卸卷轴5卷上卷帘14，然后打开透明挡板41和换气窗口13，将卷上卷帘的卷轴平放入卷轴固定板6上的卡槽内进行固定。该卷轴的一侧装有蜗卷弹簧，拉动卷帘时如同卷尺一样会回缩。其结构与现有客车用回缩式卷帘一致。将卷帘底端横杆16下的卷帘拉线固定环15的拉线相连。卷帘底端横杆16两端的底端横杆固定滑块17放入滑槽12内，以保证卷帘底端横杆16能够水平上下运动。调光时，拔出拉线手柄21转动，使得卷帘上下运动，到所需位置后，推进拉线手柄21，手柄处于锁紧状态。卷帘安装好之后，关闭透明挡板41。透明挡板41低端装有磁扣固定条9和磁扣4，与之对应的槽形边框挡条10也同样安装有磁极相反的磁扣，这样通过磁力相互吸合。在制作工艺上要保证吸合之后，所有(8个)透明挡板41与槽形边框挡条10之间无间隙。换气窗口13底端也同样装有永磁体，与槽形边框挡条10对应的位置安装有电磁铁开关10，不通电时，永磁体吸引电磁铁铁心，换气窗口13关闭，要求关闭后无间隙。需要打开换气窗时，电磁铁开关10通电，电磁铁产生一个相反的磁力，推开换气窗口13，磁力越大，换气窗口13开口越大。换气窗装有微型风扇和弧形隔离网，弧形隔离网可避免蚊虫进入，微型风扇用于强制通风。所有执行机构均由单片机控制，我们可以将温度设定参数设定为人体感觉最舒适24℃。以24℃为基准，在设定温度范围内，若室内温度高于室外温度，则处于抽气状态，利用太阳照射夹层内的窗帘产生的热量加热窗户夹层内的空气，通过热气上升实现空气对流，热空气通过上换气口排除室外，通过内下换气窗口将室内热空气抽出，降低室内温度，当温差超过设定范围，则内上和内下换气窗关闭，并启动半导体制冷片19，制冷片通电，冷端面和热端面的风扇转动，冷端面对室内空气进行降温，外上和外下换气窗打开，由外下换气窗吸入空气进入夹层，将半导体制冷片热端面的热量带走，由外上换气窗排除，整个过程夹层的气流是吸入室外的空气又排出室外。内层封闭，避免冷气外泄；若室内温度低于室 外温度，同样利用热气上升的对流空气，通过外下换气窗口吸入室外新鲜空气进入夹层进行加热，热空气通过上内换气口将夹层内热空气排进室内，提高室内温度；若温差超过设定范围，则内上和内下换气窗关闭，并启动加热片8，加热片(如陶瓷加热片)通电，热端面的风扇转动，对室内空气进行加温，外上换气窗关闭，外下换气窗打开，由外下换气窗吸入空气进入夹层进行加热，到达设定温度后，打开内上换气窗，将热空气引入室内。同侧换气窗的同时开启和关闭在专利“太阳能加热换气窗”“太阳能空调换气窗”“可清洗式太阳能空调换气窗”没有此特性。

若窗帘全部收紧，夹层完全处于透明状态，则可以通过控制面板手动设定，采用换气窗口13小风扇强制换气。

如果空气质量传感器43判定空气质量太差，则单片机直接给出指令，内下换气窗口13和外上换气窗口打开，强制换气扇42转动，进行强制换气。

需要清洗时，打开透明挡板41，将窗帘及窗帘轴一同取出，然后采用磁力玻璃清洗器即可清洗空调换气窗。

对于春秋两季，由于调温范围不大，空调换气窗基本可以取代空调。

对于冬季而言，如果阳光充沛，夹层内空气加热的效率是很高的，太阳光的光照射到夹层内的吸热材料，大部分的光能转化为热能。对于直射情况，一平方米的面积太阳能的功率为1000W，考虑冬天阳光和其他因素，一平方米的面积的窗户约产生400W的热量，可用于加热室内空气。另一方面，太阳能光伏电池每平方米产生120W的电力(按15％光电转换率)也可以用加热片加热室内空气。如果打开窗帘，窗户处于透明态，阳光直接照射室内，提高室内温度，由于空调换气窗是夹层结构，具有保温效果，能避免热气外泄。总之，无论打开窗帘还是关闭窗帘都能提高室内温度。该空调换气窗在冬天提高室内温度效率很高，同时可以随时补充新鲜热空气。阳光充沛的情况下，可基本避免使用空调。有阳光的状态下，一平方米的空调换气窗可以减少400W的耗电量，若考虑太阳能电池板提供的热能，则可以减少约500W的耗电量。

对于夏天气温高时，空调换气窗只有通过制冷片19进行制冷，制冷手段单一。半导体制冷片消耗太阳能电池板的电力，而太阳能电池板的电力夏天每平方米产生150W的电力，半导体制冷效率低于传统压缩制冷，因而夏天还是要使用空调，但可以降低空调的耗电量。原因是：1.半导体制冷片辅助制冷；2.夹层具有排热效果，当阳光照射窗户时，窗帘吸收热量，加热夹层空气，外上、外内换气窗打开，这样就吸入室外空气加热后又排出室外，阳光就不会照射到室内加热室内空气，70％的热量被带走，避免进入室内。与传统窗帘相比，由于窗帘位于室内，阳光照射到窗帘上，全部的热量(100W/m²)加入到室内，而所有的热量都要通过空调带走，这样就大大增加了空调的负担。特别是有阳 光的状态下，空调的耗电量激增，因而一平方米的空调换气窗可以减少1000×70％×cos45°≈500W的耗电量(设45°阳光照射角)。考虑一平方米太阳能光伏电池提供的制冷效果，保守的估算制冷效率为50W，这样总的节能超过550W。对于目前居民住户而言，每户玻璃窗的总面积至少超过2m²，节电率约1000W，因而采用本发明，可以大大降低空调耗电量。

空调换气窗的协调工作：对于住房而言，如果所能将房间的两面均装上空调换气窗，这样就能实现协调工作。当受光面太阳能空调窗处于吸出室内空气状态时，背光面的太阳能空调窗就处于进气状态。这样就大大提高了换气效率，同时提高了房间的隔热效果。

在楼房的两面早晚均能晒到太阳，那么对于整个大厦可安装玻璃隔层，即在现有建筑体的表面安装玻璃隔层，构成建筑节能换气层。对于受光面建筑体表面而言，阳光照射加热建筑体表面，使得筑体表面与玻璃夹层之间的温度升高，于是热气上升，构成强大的上升气流。冬天，可以将热气的空气灌入室内(如图6a)，同时表面的玻璃覆盖层本身具有使整体建筑保暖的效果；夏天，可以利用上升气流抽吸室内热空气(如图6b)同时带走建筑体表面的热量。具有中央空调换气的功能。

具体实施方案2

在上述实施方案的基础上，将卷帘轴27进行更换，变为能够安装百叶窗的卷帘轴。百叶窗的上端与卷帘轴27相连，下端与能够安装百叶窗卷帘底端横杆相连。百叶窗叶片30底端与百叶窗叶片连接杆32铰接，百叶窗调光扳手31与百叶窗叶片连接杆32连接。调光时，人工打开内下换气窗口13，拨动百叶窗调光扳手31使得百叶窗叶片连接杆32摆动，带动百叶窗叶片30转动实现调光。其他结构和原理不变。

具体实施方案3

在上述实施方案的基础上，将卷帘轴27进行更换，变为能够安装窗帘吊环33的卷帘轴(如可将卷帘轴27开一条滑槽)。窗帘吊环33与垂吊式窗帘34的上端相连，下端自然垂吊。窗帘吊环33的最前面的一环与窗帘拉线18相连。窗帘拉线18由窗帘拉线滑轮35固定与滚轮滑槽内。调光时，拔出拉线手柄21转动，窗帘拉线18左右运动，使得窗帘左右运动，到所需位置后，推进拉线手柄21，手柄处于锁紧状态，实现调光。其他结构和原理不变。这一方案更适合于目前的大众需求，窗帘的材质和花纹都可以由使用者自己确定，夹层内置式的窗帘使得房间更整洁。

Claims (5)

1.可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗其特征是：空调换气窗具有夹层结构，设有太阳能电池板、制冷片、发热片、传感器和电控板。

2.根据权利要求1所述的可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，其特征是：空调换气窗为夹层结构，内层外层两层均为透光板，夹层内装有吸热材料窗帘，窗帘在可拆卸卷轴上。

3.根据按权利要求2所述的可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，其特征是：内外两层透光板的上下两端均不封闭，在未封闭区安装活动透明挡板和换气窗口，构成完整的封闭夹层。

4.根据按权利要求3所述的可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，其特征是：下端外层挡板采用太阳能电池板为挡板。

5.按权利要求1所述的可调光、可清洗太阳能自动空调节能换气窗，其特征是：空调换气窗安装半导体制冷片、发热片、温度传感器和空气质量传感器，传感器与电控板连接，电控板具有驱动电路，电控板控制加热片、制冷片和换气窗口、强制换气扇，实现自动控制，换气窗同时安装手动开关，用于手动控制换气窗口的开启和关闭。 

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