CN207453201U - 一种太阳能空调玻璃幕墙系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能空调玻璃幕墙系统。该系统由高透光外层(A)与低辐射内层(B)组成，外层(A)或内层(B)至少为一层或者多层中空和真空玻璃，外层(A)与内层(B)之间的空腔内安装有可以自由转换与开合的太阳能集热与反射的百叶装置(C)，幕墙的外层(A)与内层(B)之间有结构竖柱框(D)与上下橫撑框。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳热利用领域，涉及一种太阳能与建筑一体化的玻璃幕墙系统。
背景技术
被动式建筑由于理念是不使用主动能源，所以不仅是重视建筑的节能保温性能同样是重视本地环境自然能源的充分利用。现有的各种玻璃幕墙，特别是近年来的节能新品都得到了较好的推广应用如Low-e玻璃、VO2玻璃、真空玻璃等诸多节能幕墙。在夏季减少辐射，对冬季保温防止热能损失都有较好的效果，但很难达到对太阳的热利用效率与高抗辐射相悖兼得的矛盾统一。
CN200920155085公开一种太阳能空调玻璃幕墙。该技术显著特征为:由外框与内外玻璃组成一个密闭的围护空间(中空或真空)。在其密闭空间内置百叶。百叶的表面带有热反射涂层，当夏天使用时百叶热反射层朝外，将热射线出去。减少了环境对建筑空间的热辐射。冬季使用时将百叶的截面有向内外，使阳光透射到室内。对建筑空间有一定的节能效果。由于有外框与玻璃形成密闭围护结构(真空或中空)类似于平板太阳能集热器，所区别的是反射与透射可转换的百叶不同。适合在建筑物上局部安装使用，个体特征明显。与整个建筑围护结构，不能一体式应用。同时由于密闭空间的外框冷热桥处理及大面积施工及维修维护较困难等诸多问题。本实用新型的目的是体现一种建筑围护结构与太阳能利用一体化的大面积广泛使用的幕墙形式。
已有的太阳墙如金属孔板太阳墙、美国太阳墙、透明树脂板(PC板)太阳墙(加拿大)、 OM太阳墙等，其太阳能热利用率较低在≤30％左右，前两种主要是加温新风，但夏天会对建筑物产生一定的热负荷。处于较为低级的建筑与太阳一体化程度，而且对建筑的造型及美观有较大的影响。
被动式建筑的普通围护墙材传热系数<0.12W/m2.K很容实现而性能最好的节能窗三层Low-e铝包木窗传热系数>0.8W/m2.k相差6.6倍，而价格反高10倍。而玻璃幕墙的效果更差。
实用新型内容
本实用新型的目的是为被动式建筑提供一种即属于真正围护结构幕墙又是高效的太阳集热系统。夏季高热反射、冬季高集热的自然空调的建筑是集结构、绝热保温、太阳能利用和装饰的四合一一体化冬暖夏凉的新风防霾能量回收多功能幕墙系统。而且该系统便于智能化运行，为被动房的保温与太阳能利用矛盾统一解决方案提供了技术支撑，广泛的应用于高层、超高层及低多层建筑，特别是装配式集成建筑。
本实用新型提供一种太阳能空调玻璃幕墙系统，该系统由高透光外层A与低辐射内层 B组成，外层A或内层B至少为一层或者多层中空和真空玻璃，外层A与内层B之间的空腔内安装有可以自由转换与开合的太阳能集热与反射的百叶装置C，幕墙的外层A与内层B之间有结构竖柱框D与上下横撑框，结构竖柱框D的上下横撑框及内外密封框与玻璃之间都有自粘型绝热断桥。
所述的百叶装置C由百叶翅片1、传动机构吊轨D2、电控结构3组成，百叶翅片1 为两对称翼片，翼柱2为圆柱或圆管状结构，两端有封堵结构4，翼柱2管内灌封有相变蓄能材料5，百叶翅片1的两面分别为集热层6与反射层7。
百叶装置C的翅片两面的集热层6和反射层7是在翅片基材上直接涂镀吸热材料或反射材料，或者预制好的吸热涂层或反射涂层的载体片状材料，复合到翅片的两面上；集热层可以是铝氮铝，铝阳极氧化镀铬、镍及磁控辐射氮氧化钛等选择性吸热涂层，吸收率在85—95％之间，发射率在0.20—0.05。
百叶装置C的灌装的PCM材料可以是无机盐系列或者有机石蜡类，相变蓄能焓在≥160KJ/kg，临界相变温度32—60℃。
外层A为高透率超白低铁钢化玻璃也可以是高透型Low-e玻璃，是单层或中空双层或真空双层，单层的3.2mm的超白钢化玻璃透光率≥92％。
附图说明
附图1为太阳能空调玻璃幕墙系统示意图。
附图2a和2b为太阳能空调玻璃幕墙系统俯视图。
附图3a和3b为结构竖柱框示意图。
附图4a和4b为玻璃幕墙系统循环示意图。
附图5a-5e为百叶装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如附图1、2a和2b所示，幕墙由高透光外层A与低辐射内层B组成。外层A或内层B至少为一层或者多层中空和真空玻璃，外层A与内层B之间的空腔内安装有可以自由转换与开合的太阳能集热与反射的百叶装置C，幕墙的外层A与内层B之间有结构竖柱框D 与上下横撑框D2、D3，上横撑D2也可以用传动吊轨2替代。结构竖柱框D的横撑框D2、 D3及内外密封框E1E2与玻璃之间都有自粘型绝热断桥J。
在A层或B层两片相邻玻璃连接缝隙中有连接型材构件E1与E2通过螺钉L将玻璃固定在结构竖柱框D上，E件的空间内填有密封胶。
在上下玻璃与天花地板构成的阴角部分有固定结构角件F及F与玻璃之间的自粘型绝热断桥J。
如附图3a和3b所示，结构竖柱框D腹板上有多个连通孔9。
如附图4a和4b所示，内外层AB玻璃之间保持通风开放结构，在外层A与内层B' 的上下部位分别留有相应的进出风的窗口。外层下进风窗A1、上进风窗A2，内层下进风窗 B1、上出风窗B2，在内外上下进出风窗上安装有防霾、过滤网及风机G(未示出)，在内外层玻璃AB的两片玻璃连接缝即相对应的柱框，有密封框F1、F2及上下密封边框F3、F4。风系统可形成四个循环，内循环、外循环、内外循环及外内循环，分别对被动建筑提供加温 (冬天)降温(夏天)，新风加温、新风降温换气满足四季不同温度时的温度调节应用。
如附图5a-5e所示，百叶装置C由百叶翅片1、传动机构吊轨2(也称为翼干)、电控结构3组成。百叶翅片1为两对称翼片，传动机构吊轨2为圆柱或圆管状结构，两端有封堵结构，传动机构吊轨2管内灌封有相变蓄能材料5，百叶翅片1的两面分别为集热层6与反射层7。两对称翼片的两外缘至少有一面设有插槽8，百叶装置C的百叶翅片在传动机构吊轨D2和电控制结构3配合下可完成叶片集热与反射面的翻转与开合。
百叶翅片1可以是多种结构形状弧形、梭形、平直片形等，材质可以是金属或塑料或者是两种多种层状复合体。
制造百叶翅片的材料可以是金属、木质材料、复合塑料、无机复合材料等如压型钢板件、铝合金、木塑、塑钢、复合陶瓷等。其中铝合金材质最为合适，其一铝合金轻质弹性强便于生产制造，更重要的是铝的导热系数≥270w/m·k，优良的导热性能能迅速将集热层 6吸收太阳能得热能传导给翼干管内的PCM相变蓄能材料及与环境产生换热。
百叶装置C的翅片两面的集热层6和反射层7可以是在翅片基材上直接涂镀吸热材料或反射材料。也可以预制好的吸热涂层或反射涂层的载体片状材料，复合到翅片的两面上，这样可以实现高效生产。集热层可以是铝氮铝，铝阳极氧化镀铬、镍及磁控辐射氮氧化钛等选择性吸热涂层，也可以是吸热涂料如纳米钒钛吸热涂层等，吸收率在85—95％之间，发射率在0.20—0.05。
百叶装置C的灌装的PCM材料可以是无机盐系列或者有机石蜡类，相变蓄能焓在≥160KJ/kg，临界相变温度32—60℃。
外层A为高透率超白低铁钢化玻璃也可以是高透型Low-e玻璃，可以是单层或中空双层或真空双层，如：单层的3.2mm的超白钢化玻璃透光率≥92％；单层的超白钢化高透型Low-e玻璃透光率≥90％。
内层B主要是构成围护结构的透明绝热层对建筑内外的热传递形成热阻，可以采用绝热性能好的玻璃材质种类或玻璃结构形式。内层B为至少一层或多层中空或真空的玻璃，可以是一列常规容易实现的形式：单层Low-e、双层Low-e中空、双层中空单Low-e、三层中空单Low-e、双层Low真空、单Low双层真空。规格(长×宽×厚)：(1000—4000)×(1000 —2400)×(3.0—10.0)。
幕墙的工作原理
本幕墙可有四个功能及通风系统的循环即内循环集热、外循环降温与反射、外内循环(新风集热)、内外循环(对流降温)。
1、当冬季温度较低并有光照时，百叶装置通过电控结构3的传感系统及传动机构吊轨2，将百叶的集热层翻转朝外：采热层的选择性吸热涂层将外层高透玻璃幕的太阳光能转化为热能，叶片受热体与向内外层AB空间中空气加热，同时翅叶加热，翅片、翼干管内的PCM相变蓄能材料。当内外层AB之间空气达到一定温度(设定温度)时，内层B的上下通风窗B1、B2打开(外层A通风窗A1、A2关闭态)内外层AB，空间内的空气升温后密度减少上升，从上出风窗流出，室内冷空气通过B1下进风窗不断补入内外层AB空间形成内循环、热涡流，将室内空气不断加热升温。
当翅片管的PCM相变蓄能材料超过临界温度时，PCM材料由固相变为液相吸热(蓄能)。当光照强度减弱或无光时内外层AB空间空气温度下降与翅体换热，PCM材料向环境放热，翅体继续加温环境空气。PCM材料起到了削峰填谷的作用，减少了吸热涂层加热峰值过高(在中午高温度时段)造成能源浪费和舒适度降低以及吸热涂层的寿命降低和AB之间器件的温度过高热老化而减少使用寿命。
2、外循环(反射)降温
当夏天阳光透过外层玻璃幕，辐射到内外层AB间空间是，百叶装置C的电感光传递信号，百叶、翅片、反射涂层面翻转朝外，同时，外层A的上下A1、A2进出风窗打开，反射涂层将外层透射进入的光热反射出窗外。一般反射率90％左右，翅体环境温度的热量在超过临界温度被翅片翼干中的PCM相变材料吸收，同时A1、A2进出风窗打开与环境对流(内层B、B1、B2进出风窗关闭)。PCM相变材料吸收的热量，减少了内外层AB空间温度峰值升高，在太阳辐射减少后缓慢释放出来，使中午辐射峰值时的热能得以控制。
3、内外循环
在夏季时也可以打开B1进风与A2出风产生，对流在室内产生对流风扇效应，即使室内降温和补充新风的作用。
4、外内循环
在春秋两季时可根据需要打开A1与B2同时将百叶转换为集热状态，从A1进入的新风得到了加热，进入室内。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种太阳能空调玻璃幕墙系统，其特征在于，该系统由高透光外层(A)与低辐射内层(B)组成，外层(A)或内层(B)至少为一层或者多层中空和真空玻璃，外层(A)与内层(B)之间的空腔内安装有可以自由转换与开合的太阳能集热与反射的百叶装置(C)，幕墙的外层(A)与内层(B)之间有结构竖柱框(D)与上下横撑框，结构竖柱框(D)的上下横撑框及内外密封框与玻璃之间都有自粘型绝热断桥。
2.根据权利要求1所述的玻璃幕墙系统，其特征在于，所述的百叶装置(C)由百叶翅片(1)、及传动机构吊轨(D2)、电控结构(H)组成，百叶翅片(1)为两对称翼片，翼干(2)为圆管或方管状结构，底端有封堵结构(4)，翼干(2)管内灌封有相变蓄能材料(5)，百叶翅片(1)的两面分别为集热层(6)与反射层(7)。
3.根据权利要求2所述的玻璃幕墙系统，其特征在于，百叶装置(C)的翅片两面的集热层(6)和反射层(7)是在翅片基材上直接涂镀吸热材料或反射材料，或者预制好的吸热涂层或反射涂层的载体片状材料，复合到翅片的两面上。
4.根据权利要求2所述的玻璃幕墙系统，其特征在于，百叶装置(C)的灌装的PCM材料是无机盐系列或者有机石蜡类，相变蓄能焓在≥160KJ/kg，临界相变温度32—60℃。
5.根据权利要求1所述的玻璃幕墙系统，其特征在于，外层(A)为高透率超白低铁钢化玻璃是高透型Low-e玻璃，是单层或中空双层或真空双层，单层的3.2mm的超白钢化玻璃透光率≥92％。
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