CN210421552U - 一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，其旨在解决现今的玻璃幕墙难以同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，从而导致室内环境舒适度差，且建筑物内环境温控能耗高的技术问题；该玻璃幕墙包括有外侧单层玻璃、太阳能发电集热百叶、内侧双层中空玻璃等；建筑墙体外侧固定安装有外侧单层玻璃，所述外侧单层玻璃内侧的建筑墙体上间隔地固定安装有内侧双层中空玻璃，所述外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃之间安装有用于对太阳能进行收集发电的太阳能发电集热百叶。该玻璃幕墙能同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，并调节进入室内的太阳光照强度以及利用太阳能进行发电，从而有效地降低建筑物内环境温控的能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑空调通风技术和能源应用领域，具体属于一种太阳能通风散热双层玻璃幕。
背景技术
玻璃幕墙作为将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来的新型建筑墙体，越来越多的运用于高层建筑，但由于玻璃幕墙的大幅面运用，也导致了建筑内“冬寒夏热”的现象，从而室内不得不使用大功率空调调节室温，这无疑也加剧了建筑能源的消耗。因此，为了降低建筑能源的消耗，玻璃幕墙最理想的功能状态应同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求；然而现有的玻璃幕墙却难以同时满足上述的三点要求。
现有的玻璃幕墙有单层玻璃幕墙和双层玻璃幕墙之分，单层玻璃幕墙一般会在幕墙上设置有通风窗口，其能在一定程度上满足通风需求，但其保温隔热效果差；而双层玻璃幕墙主要有外循环通风双层玻璃幕墙和内循环通风双层玻璃幕墙两种，如附图1所示即为外循环通风双层玻璃幕墙的结构示意图，这种结构外界空气会从下端进风口进入双层玻璃幕墙的空气夹层中，在热压的作用下形成风，从上端出风口流出，带走内层玻璃表面热量和空气夹层热量，从而减少了传入室内的热量，能减少制冷能耗，但该结构冬季保温和通风换气效果差，需利用空调进行供暖，消耗大量供暖能耗。如附图2所示即为内循环通风双层玻璃幕墙的结构示意图，在冬季，室内下层冷空气从下端进风口进入双层玻璃幕墙的空气夹层中，利用太阳辐射加热空气夹层中的空气，受热空气再从上端进风口流回室内，从而实现冬季保温效果，但该结构只是利用太阳辐射对流经空气夹层的空气进行短暂加热，对空气加热效果不佳，从而导致保温效果一般，并且在夏季隔热效果和通风换气效果差，同时为了防止强烈的阳光进入室内，这种玻璃幕墙还需外设遮阳结构。
为了改善玻璃幕墙现今存在的不足，使其能同时满足夏季隔热散热、冬季保温以及兼顾通风换气的需求，人们对玻璃幕墙的结构也进行了相应的创新。如公布号为CN106013538B的发明专利“一种玻璃幕墙”提出了一种能实现外循环自然通风、内循环机械通风和外循环机械通风3种循环通风模式互换的双层玻璃幕墙结构，其能在一定程度上实现夏季隔热、冬季保温、通风换气；又如公布号为CN108224619A的发明申请“一种基于蓄能的供冷供热玻璃幕墙空腔系统”提出了一种利用相变蓄能材料来实现玻璃幕墙夏季隔热、冬季保温的结构。虽然上述2件专利各有特点，且在理想状态下能实现一定的功能，但实际使用效果却理想，其中，第一件专利的结构在冬季保温方面是利用太阳辐射对流经空气夹层的空气进行短暂加热，因此对空气加热效果不佳，导致保温效果一般，而且其在通风换气的情况下无法实现隔热或保温效果；而第二件专利是封闭式的玻璃幕墙结构，其根本无法实现通风换气。因此，为了解决上述的技术问题，亟需对现有的玻璃幕墙结构加以改进创新，使其最大限度地同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求。
实用新型内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，该玻璃幕墙旨在解决现今的玻璃幕墙难以同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，从而导致室内环境舒适度差，且建筑物内环境温控能耗高的技术问题；通过本实用新型的玻璃幕墙能同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，同时调节进入室内的太阳光照强度以及利用太阳能进行发电，从而有效地降低建筑物内环境温控的能耗，减少建筑运行成本。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了这样一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，该玻璃幕墙包括有外侧单层玻璃、太阳能发电集热百叶、内侧双层中空玻璃、第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件、第四百叶通风组件、第一风机和第二风机；建筑墙体外侧固定安装有外侧单层玻璃，所述外侧单层玻璃内侧的建筑墙体上间隔地固定安装有内侧双层中空玻璃，所述外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃之间安装有用于对太阳能进行收集发电的太阳能发电集热百叶，所述外侧单层玻璃的上端安装有第一百叶通风组件，所述外侧单层玻璃的下端安装有第二百叶通风组件，所述内侧双层中空玻璃的上端安装有第三百叶通风组件，所述内侧双层中空玻璃的下端安装有第四百叶通风组件，所述第三百叶通风组件内侧的建筑墙体上固定安装有第一风机，所述第四百叶通风组件内侧的建筑墙体上固定安装有第二风机；其中，所述太阳能发电集热百叶又包括有光伏发电板、隔热层、集热层、光扩散层；用于对太阳光进行收集发电的光伏发电板与用于扩散反射阳光的光扩散层互相交叉间隔的连接，所述光伏发电板底部设置有集热层，所述光伏发电板与集热层通过隔热层连接。
优选地，所述外侧单层玻璃使用厚度为6～10mm的钢化玻璃，并通过固定支架固定在建筑墙体外侧，所述内侧双层中空玻璃使用双层中空Low-E玻璃，并固定在所述外侧单层玻璃内侧的建筑墙体上；这样可以最大限度地提高双层玻璃幕墙夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的有效性，同时保证双层玻璃幕墙的安全稳定性。
优选地，所述外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃之间的宽度为300～500mm；这样可以较好地保证外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃及整体环境的空气流通。
优选地，所述集热层为涂有黑漆的集热铝片；这样可以提高集热层的吸热和散热性。
其中，太阳能发电集热百叶可竖直安置在框架上构成一个单元，并且太阳能发电集热百叶可通过电机控制，从而根据室外光照强度调节单元角度进行遮阳，在需要采光或遮光时，可控制太阳能发电集热百叶收起或展开。光扩散层的作用是通过扩散阳光来淡化因光伏发电板与集热层的不透光性而产生的黑影，光伏发电板可连接蓄电池，而且其所蓄的电量可为第一风机和第二风机提供辅助用电；第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件、第四百叶通风组件的百叶可分别通过传动机构与电机连接，并通过电机控制百叶通风口的开启与闭合，进而控制整体的通风流向，此外，第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件、第四百叶通风组件处的百叶可为玻璃材质，这样可以最大限度地保持玻璃幕墙的整体美观性。
上述玻璃幕墙大致的工作原理为：在夏季白天，可调整太阳能发电集热百叶使其光伏发电板向阳，此时太阳能发电集热百叶可进行太阳能发电，第一百叶通风组件和第二百叶通风组件同时开启，第三百叶通风组件和第四百叶通风组件同时闭合，外界空气从第二百叶通风组件进入外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，带走该中空区域以及室内的热量，并从第一百叶通风组件排出。
在夏季夜间，第一百叶通风组件和第四百叶通风组件同时开启，第二百叶通风组件和第三百叶通风组件同时闭合，室内下层空气从第四百叶通风组件进入外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，并从第一百叶通风组件排出，排除室内余热，实现室内外通风换气，改善室内空气质量。
在冬季白天，可调整太阳能发电集热百叶使其集热层向阳，第三百叶通风组件和第四百叶通风组件同时开启，第一百叶通风组件和第二百叶通风组件同时闭合，室内下层空气从第四百叶通风组件进入外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃的间隔中空区域，空气在该中空区域中受热，同时吸收集热金层的热量，温度升高，在热压作用下升温后的空气从第三百叶通风组件回到室内，提高室内温度。
在冬季夜间，可调整其同时闭合第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件和第四百叶通风组件，这样双层玻璃幕墙对室内便起到保温的作用。
在过渡季，第一百叶通风组件和第四百叶通风组件同时开启，第二百叶通风组件和第三百叶通风组件同时闭合，室内下层空气从第四百叶通风组件进入外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，从第一百叶通风组件排出，排除室内余热并进行通风换气，改善室内空气质量。
另外，还可以根据通风需要在冬季白天，第二百叶通风组件和第三百叶通风组件同时开启，第一百叶通风组件和第四百叶通风组件同时闭合，外界空气从第二百叶通风组件进入外侧单层玻璃与内侧双层中空玻璃的间隔中空区域，空气在该中空区域中受热，同时吸收集热层的热量，温度升高，在热压作用下升温后的空气从第三百叶通风组件进入室内，实现室内外通风换气，改善室内空气质量。
此外，还可以根据通风需要使用风机辅助通风，如在夏季白天，第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件同时开启，第四百叶通风组件闭合，同时控制第一风机向外抽风，可同时实现隔热散热和通风换气；在夏季夜间，第二风机向外抽风可加快通风换气速率；在冬季白天，第二百叶通风组件和第三百叶通风组件同时开启，第一百叶通风组件和第四百叶通风组件同时闭合，第一风机向室内抽风时可加快通风换气速率；在过渡季，第二风机向外抽风时可加快通风换气速率。
(3)有益效果
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型分别通过控制第一百叶通风组件、第二百叶通风组件、第三百叶通风组件、第四百叶通风组件的开启或闭合，以及第一风机和第二风机的启动和关闭，可组成不同的散热、保温或通风模式，使室内的空气形成多种模式的连续循环流动，从而能同时满足室内夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，并且设置于外侧单层玻璃或内侧双层中空玻璃上下端的百叶通风组件可降低风感，从而有效地改善室内空气质量，并提高室内环境的舒适度。
另外，本实用新型的双层玻璃幕墙在外侧单层玻璃和内侧双层玻璃之间安装了太阳能发电集热百叶，并结合太阳能发电集热百叶的结构设置，一方面控制其处于一定角度可以阻挡阳光直接射入室内，减少太阳光对室内的短波辐射热，达到遮阳隔热效果，并利用太阳能进行发电，并且在冬季还能利用集热层所蓄的热量对进入室内的空气进行加热，提高室内温度，另一方面控制其处于另一角度又能获得良好的采光效果，从而有效地降低建筑物内环境温控的能耗，减少建筑运行成本，实现一定程度的节能减排。
总体而言，本实用新型的玻璃幕墙能同时满足夏季隔热散热、冬季保温、通风换气的需求，同时调节进入室内的太阳光照强度以及利用太阳能进行发电，从而有效地降低建筑物内环境温控的能耗，减少建筑运行成本。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术中描述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实用新型的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术下外循环通风双层玻璃幕墙的结构示意图。
图2为现有技术下内循环通风双层玻璃幕墙的结构示意图。
图3为本实用新型双层玻璃幕墙一种实施方式的结构示意图。
图4为本实用新型双层玻璃幕墙一种实施方式中太阳能发热集热百叶的结构示意图。
附图中的标记为：1-建筑墙体，2-外侧单层玻璃，3-太阳能发热集热百叶，31-光伏发电板，32-隔热层，33-集热层，34-光扩散层，4-内侧双层中空玻璃，5-第一百叶通风组件，6-第二百叶通风组件，7-第三百叶通风组件，8-第四百叶通风组件，9-第一风机，10-第二风机。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本实用新型，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的样式。
本具体实施方式的安装结构如图3和4所示，图3为该双层玻璃幕墙的结构示意图，图4为太阳能发热集热百叶3的结构示意图；其结构为，建筑墙体1外侧通过固定支架固定安装有厚度为8mm，且材质为钢化玻璃的外侧单层玻璃2，外侧单层玻璃2内侧的建筑墙体1上间隔地固定安装有材质为双层中空Low-E玻璃的内侧双层中空玻璃4，并且外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4之间的宽度为500mm，外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4之间安装有太阳能发电集热百叶，外侧单层玻璃2的上端安装有第一百叶通风组件5，外侧单层玻璃2的下端安装有第二百叶通风组件6，内侧双层中空玻璃4的上端安装有第三百叶通风组件7，内侧双层中空玻璃4的下端安装有第四百叶通风组件8，第三百叶通风组件7内侧的建筑墙体1上固定安装有第一风机9，第四百叶通风组件8内侧的建筑墙体1上固定安装有第二风机10；其中，太阳能发电集热百叶又包括有光伏发电板31、隔热层32、集热层33、光扩散层34，光伏发电板31与用于扩散反射阳光的光扩散层34互相交叉间隔的连接，光伏发电板31底部设置有集热层33，该集热层33为涂有黑漆的集热铝片，光伏发电板31与集热层33通过隔热层32连接。
其具体的使用实施例如下。
实施例1
在夏季白天，调整太阳能发电集热百叶使光伏发电板31向阳，此时太阳能发热集热百叶3可进行太阳能发电；其中，第一种运行工况是第一百叶通风组件5和第二百叶通风组件6同时开启，第三百叶通风组件7和第四百叶通风组件8同时闭合时，外界空气从第二百叶通风组件6进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，带走该中空区域以及室内的热量，从第一百叶通风组件5排出。第二种运行工况是第一百叶通风组件5、第二百叶通风组件6和第三百叶通风组件7同时开启，第四百叶通风组件8闭合以及第一风机9向外抽风，外界空气从第二百叶通风组件6进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，带走该中空区域以及室内的热量从第一百叶通风组件5排出，同时在第一风机9的作用下，室内上层热空气流经第三百叶通风组件7从第一百叶通风组件5排出，实现室内外空气流通，改善室内空气质量。在室外温度不太高的情况下，本实用新型结构能将室内温度保持在舒适的范围内，无需使用空调；若外界温度过高，则需空调制冷。
实施例2
在夏季夜间，第一百叶通风组件5和第四百叶通风组件8同时开启，第二百叶通风组件6和第三百叶通风组件7同时闭合时，室内下层空气从第四百叶通风组件8进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，从第一百叶通风组件5排出，排除室内余热，实现室内外通风换气，改善室内空气质量。第二风机10向外抽风时可加快通风换气速率。
实施例3
在冬季白天，调整太阳能发电集热百叶使集热层33向阳，第一种运行工况是第三百叶通风组件7和第四百叶通风组件8同时开启，第一百叶通风组件5和第二百叶通风组件6同时闭合，室内下层空气从第四百叶通风组件8进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在该中空区域中受热，同时吸收集热层33的热量，温度升高，在热压作用下升温后的空气从第三百叶通风组件7回到室内，提高室内温度。第二种运行工况是第二百叶通风组件6和第三百叶通风组件7同时开启，第一百叶通风组件5和第四百叶通风组件8同时闭合时，外界空气从第二百叶通风组件6进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在该中空区域中受热，同时吸收集热层33的热量，温度升高，在热压作用下升温后的空气从第三百叶通风组件7进入室内，实现室内外通风换气，改善室内空气质量；第一风机9向室内抽风时可加快通风换气速率；在室外温度不太低的情况下，本实用新型能将室内温度保持在舒适的范围内，无需使用空调；若外界温度过高，则需空调供暖。
实施例4
在冬季夜间，此时双层玻璃幕墙无法对外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域中的空气进行加热，闭合所有百叶通风组件，双层玻璃幕墙对室内起到保温作用，在室内温度仍旧低于舒适范围的情况下可利用空调辅助供暖。
实施例5
在过渡季，第一百叶通风组件5和第四百叶通风组件8同时开启，第二百叶通风组件6和第三百叶通风组件7同时闭合，室内下层空气从第四百叶通风组件8进入外侧单层玻璃2与内侧双层中空玻璃4的间隔中空区域，空气在热压作用下向上运动，形成风，从第一百叶通风组件5排出，排除室内余热并进行通风换气，改善室内空气质量，第二风机10向外抽风时可加快通风换气速率。
以上描述了本实用新型的主要技术特征和基本原理及相关优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本实用新型的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，其特征在于，该玻璃幕墙包括有外侧单层玻璃(2)、太阳能发电集热百叶、内侧双层中空玻璃(4)、第一百叶通风组件(5)、第二百叶通风组件(6)、第三百叶通风组件(7)、第四百叶通风组件(8)、第一风机(9)和第二风机(10)；建筑墙体(1)外侧固定安装有外侧单层玻璃(2)，所述外侧单层玻璃(2)内侧的建筑墙体(1)上间隔地固定安装有内侧双层中空玻璃(4)，所述外侧单层玻璃(2)与内侧双层中空玻璃(4)之间安装有用于对太阳能进行收集发电的太阳能发电集热百叶，所述外侧单层玻璃(2)的上端安装有第一百叶通风组件(5)，所述外侧单层玻璃(2)的下端安装有第二百叶通风组件(6)，所述内侧双层中空玻璃(4)的上端安装有第三百叶通风组件(7)，所述内侧双层中空玻璃(4)的下端安装有第四百叶通风组件(8)，所述第三百叶通风组件(7)内侧的建筑墙体(1)上固定安装有第一风机(9)，所述第四百叶通风组件(8)内侧的建筑墙体(1)上固定安装有第二风机(10)；其中，所述太阳能发电集热百叶又包括有光伏发电板(31)、隔热层(32)、集热层(33)、光扩散层(34)；用于对太阳光进行收集发电的光伏发电板(31)与用于扩散反射阳光的光扩散层(34)互相交叉间隔的连接，所述光伏发电板(31)底部设置有集热层(33)，所述光伏发电板(31)与集热层(33)通过隔热层(32)连接。
2.根据权利要求1所述一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，其特征在于，所述外侧单层玻璃(2)使用厚度为6～10mm的钢化玻璃，并通过固定支架固定在建筑墙体(1)外侧，所述内侧双层中空玻璃(4)使用双层中空Low-E玻璃，并固定在所述外侧单层玻璃(2)内侧的建筑墙体(1)上。
3.根据权利要求1所述一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，其特征在于，所述外侧单层玻璃(2)与内侧双层中空玻璃(4)之间的宽度为300～500mm。
4.根据权利要求1所述一种太阳能通风散热双层玻璃幕墙，其特征在于，所述集热层(33)为涂有黑漆的集热铝片。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112502328A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-16 | 同济大学 | 节能环保的双层玻璃幕墙及节能环保的双层玻璃幕墙组 |
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| CN114876107A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-09 | 中国科学技术大学 | 用于室内除湿及除气态污染物的百叶型玻璃幕墙及使用方法 |
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2019
- 2019-08-14 CN CN201921317107.3U patent/CN210421552U/zh not_active Expired - Fee Related
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