CN211647877U - 一种轻量化节能高效被动窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轻量化节能高效被动窗，包括玄武岩纤维增强复合中空结构和若干有序排列并填满所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部空间的节点单元，所述节点单元包括若干外围腔室和由若干所述外围腔室环绕的中空腔室，所述外围腔室内填充隔热材料气凝胶，相邻两节点单元的中空腔室之间共用相同的外围腔室，沿型材厚度方向，叠设有至少一个节点单元，所述外围腔室和中空腔室均为超薄碳纤维复合材料矩形小室或与玄武岩纤维增强复合中空结构一体成型的结构；所述内部中空腔室内壁贴铝箔，其内可填充气凝胶或保持中空，该一种轻量化节能高效被动窗具有超薄、高强度、轻量化、隔音性能优异、超高保温性能的优点。

Description

一种轻量化节能高效被动窗

技术领域

本实用新型涉及一种被动窗，具体的说，涉及了一种轻量化节能高效被动窗。

背景技术

被动窗是用于超低能耗建筑的高性能窗，具有优异的保温隔热和隔音性能，而窗框的材料和构造对整窗的性能具有重要意义。

现有的被动窗常用塑钢、铝木复合、聚氨酯等材料。由于被动窗对保温及气密性要求极高，需要设多道密封，因而窗框尺寸大，较为厚重，相对而言开启不便，同时对五金件的要求较高，这些因素综合起来使被动房造价较高，也增加了对建筑结构的荷载。因而需要开发一种轻量化的被动窗。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种超薄、高强度、轻量化、超高保温性能的一种轻量化节能高效被动窗。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种轻量化节能高效被动窗，包括窗扇和窗框，所述窗扇和窗框均采用轻量化节能高效被动窗型材，所述轻量化节能高效被动窗型材包括玄武岩纤维增强复合中空结构和若干有序排列并填满所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部空间的节点单元，所述节点单元包括若干外围腔室和由若干所述外围腔室环绕的中空腔室，所述外围腔室内填充隔热材料。

基上所述，相邻两节点单元的中空腔室之间共用相同的外围腔室，沿型材厚度方向，叠设有至少一个节点单元。

基上所述，所述外围腔室和中空腔室均为一体成型的超薄碳纤维复合材料矩形小室。

或所述外围腔室和中空腔室均为与玄武岩纤维增强复合中空结构一体成型的矩形小室，各矩形小室内侧壁上通过聚氨酯材料贴敷超薄碳纤维复合材料层。

基上所述，所述超薄碳纤维复合材料矩形小室与玄武岩纤维增强复合中空结构之间、相邻超薄碳纤维复合材料矩形小室之间均通过聚氨酯材料粘结压实。

基上所述，所述玄武岩纤维增强复合中空结构由玄武岩纤维、聚氨酯和阻燃剂复合而成。

基上所述，所述玄武岩纤维增强复合中空结构中夹设有中空玻璃纤维中间层。

基上所述，所述保温材料为气凝胶。

基上所述，沿厚度方向，所述窗框和窗扇均包括至少1个相叠的节点单元，在多于1个节点单元时，各节点单元沿厚度方向叠设。

基上所述，它还包括5层密封结构，第一层密封结构为设于窗框上的橡胶压紧条；第二层密封结构为设于窗框上的曲面多腔室附壁式密封侧条；第三层密封结构为设于窗框上的中空半圆形密封条；第四层密封结构为分别设于窗框和窗扇上相对的一组突出式橡胶条和半凹式中空橡胶条；第五层密封结构为设于窗框上的弹性橡胶压紧条；所述窗扇和窗框闭合位置设置对应的三阶台阶结构，第一层密封结构、第三层密封结构和第五层密封结构分别设于三阶台阶处，第二层密封结构和第四层密封结构设于三阶台阶的连接区域。

基上所述，所述窗扇和窗框上的封装玻璃包括设于外层的真空玻璃和设于内层的中空玻璃，所述真空玻璃和中空玻璃外圈之间填塞暖边条，中空玻璃外侧由玄武岩纤维/碳纤维压条固定。

本实用新型相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本实用新型以玄武岩纤维增强复合材料作为型材的基材，中间为中空结构，填充若干碳纤维复合材料矩形小室，通过尺寸的控制和排列组合方式，将中空结构填充满，并构成若干个节点单元，节点单元的外围腔室填充隔热材料，中空腔室空置，这样的型材结构中，玄武岩纤维复合材料以其隔热性能和结构强度打底，碳纤维复合材料矩形小室借助碳纤维材料的结构强度，进一步增强型材强度，填充的隔热材料则强化隔热保温性能，并具有防火性能，腔室的结构设计则决定了产品的轻量化特点。

进一步的，为了避免碳纤维材料的热传导，利用碳纤维导热性能的各向异性（沿长向导热系数高），在超薄碳纤维复合材料矩形小室与玄武岩纤维增强复合中空结构之间、相邻超薄碳纤维复合材料矩形小室之间均通过聚氨酯材料粘结压实，阻断热流沿碳纤维长向的传递；加上碳纤维为薄层材料，截面积小，对于导热的影响在被动窗的保温性能中可忽略不计。

进一步的，采用这种型材制作的被动窗，在型材性能优异的前提下，组合排列节点单元，设置5层密封结构，且设计相应的窗扇、窗框配合结构，加强被动窗的保温性能。

进一步的，所述玄武岩纤维增强复合中空结构内壁贴铝箔，利用铝箔的热辐射反射性能，能够降低建筑内部的热量损失，中间填充气凝胶或空气，进一步提升性能。

在需要超高保温性能的环境中，所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部填充真空保温板。

玻璃选用内外层配合的真空玻璃和中空玻璃，辅以暖边条隔离，碳纤维压条固定，结构稳定性得以提高，透过窗户位置的保温性能得到保证。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中轻量化节能高效被动窗的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中轻量化节能高效被动窗的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3中轻量化节能高效被动窗的结构示意图。

图4为本实用新型其它实施例中具有铝箔的轻量化节能高效被动窗的结构示意图。

图5是本实用新型其它实施例中具有真空保温板的轻量化节能高效被动窗的结构示意图。

图中：1. 中空结构；2.外围腔室；3.中空腔室；4.窗扇；5.窗框；6.第一层密封结构；7.第二层密封结构；8.第三层密封结构；9.第四层密封结构；10.第五层密封结构；11.台阶结构；12.台阶结构；13.台阶结构；14.真空玻璃；15.中空玻璃；16.暖边条；17.气凝胶；18.超薄碳纤维复合材料层；19.铝箔；20.真空保温板。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种轻量化节能高效被动窗，包括玄武岩纤维增强复合中空结构1和若干一体成型、有序排列并填满所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部空间的节点单元，所述节点单元包括若干外围腔室2和由若干所述外围腔室2环绕的中空腔室3，所述外围腔室2和中空腔室3均为超薄碳纤维复合材料矩形小室，所述超薄碳纤维复合材料矩形小室与玄武岩纤维增强复合中空结构1之间、相邻超薄碳纤维复合材料矩形小室之间均通过聚氨酯材料粘结压实，所述外围腔室2内填充隔热材料，如气凝胶。

本实施例中，相邻两节点单元的中空腔室3之间共用相同的外围腔室2；所述玄武岩纤维增强复合中空结构由玄武岩纤维、聚氨酯和阻燃剂复合而成。

为了增强保温性能，其它实施例中，可以根据需要，在所述玄武岩纤维增强复合中空结构中夹设中空玻璃纤维中间层。

所述的玄武岩纤维增强复合中空结构作为型材的基材，因其高强度的结构特点和保温性能，可以大大减薄型材厚度，进而减薄型材整体尺寸；内层设置的碳纤维复合材料矩形小室为5-12层0.04mm超薄碳纤维预浸料层压制而成，具备极好的结构强度，可以辅助增强型材的整体强度；由于碳纤维复合材料具有导热性，因此通过聚氨酯材料层将玄武岩纤维增强复合中空结构和碳纤维复合材料矩形小室以及各小室粘结起来，将它们相互之间隔离，同时，加上超薄壁厚所带来的截面积极小的特点，最大限度的弱化碳纤维导热性能对型材保温性能的不利影响。

另外，气凝胶的加入，加上中空腔室的空气间层的保温作用，使该型材具备良好的保温性能。气凝胶材料是由SiO2制成的极轻质的保温材料，具有优异的保温性能。SiO2气凝胶孔隙率可达80-99.8%，典型的孔洞尺寸范围在1-100nm之间，比表面积可达100m²/g，常温下的热导率可达0.015w/（m·k），密度在3-500mg/cm³ 之 间。因而气凝胶是一种优异的建筑保温材料。并且SiO2气凝胶在900度高温下仍能保持较好的多孔结构，且不燃烧，具有良好的防火性能。将SiO2气凝胶材料充填于外围腔室中，可以提高型材的保温和防火性能。这一腔室+SiO2气凝胶的保温方式使得型材具有优异的保温性能，极其适用于被动窗窗框结构。

实施例2

如图2所示，一种轻量化节能高效被动窗，包括玄武岩纤维增强复合中空结构1和若干有序排列并填满所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部空间的节点单元，所述节点单元包括若干外围腔室2和由若干所述外围腔室2环绕的中空腔室3，所述外围腔室2和中空腔室3均为与玄武岩纤维增强复合中空结构一体成型的矩形小室，各矩形小室内侧壁上通过聚氨酯材料贴敷超薄碳纤维复合材料层18，所述外围腔室2内填充隔热材料，如气凝胶。

本实施例的不同之处在于：节点单元与中空结构均由玄武岩纤维增强复合材料一体制成，内层贴敷的超薄碳纤维复合材料层作为结构增强层，提升型材结构强度，聚氨酯材料则用于隔断热量传递，这种结构的型材相对于实施例1而言工艺更复杂，适用性更好，整体型材的成型相对容易。

实施例3

如图3所示，一种轻量化节能高效被动窗，包括窗扇4和窗框5，所述窗扇4和窗框5均采用所述轻量化节能高效被动窗，沿厚度方向，所述窗框和窗扇均包括三个相叠的节点单元，节点单元的数量根据隔热需求设置。

它还包括5层密封结构，第一层密封结构6为设于窗框上的橡胶压紧条，该橡胶压紧条为嵌入式中空结构橡胶条；第二层密封结构7为设于窗框上的曲面多腔室附壁式密封侧条，当窗扇关闭时，侧面与固定在窗扇上的密封侧条压紧；第三层密封结构8为设于窗框上的中空半圆形密封条，用于压紧第二个台阶；第四层密封结构9为分别设于窗框和窗扇上相对的一组突出式橡胶条和半凹式中空橡胶条，两者在关紧状态下处于压紧互嵌的状态；第五层密封结构10为设于窗框上的弹性橡胶压紧条，用于压紧最内侧的台阶。

所述窗扇4和窗框5闭合位置设置对应的三阶台阶结构11、12、13，第一层密封结构6、第三层密封结构8和第五层密封结构10分别设于三阶台阶处，第二层密封结构7和第四层密封结构9设于三阶台阶的连接区域，多台阶能够有效阻挡风的传递，通过5层密封结构的结合，则能够进一步的提升被动窗的保温效果。

所述窗扇4和窗框5上的封装玻璃包括设于外层的真空玻璃14和设于内层的中空玻璃15，所述真空玻璃14和中空玻璃15外圈之间填塞暖边条16，中空玻璃15外侧由碳纤维压条固定，提高玻璃安装的稳定性和提升玻璃处的保温性能。

其它实施例中，如图4和图5，所述玄武岩纤维增强复合中空结构内壁贴铝箔19，利用铝箔19的热辐射反射性能，能够降低建筑内部的热量损失，中间填充气凝胶或空气，进一步提升性能。

在需要超高保温性能的环境中，所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部填充真空保温板20。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种轻量化节能高效被动窗，包括窗扇和窗框，其特征在于：所述窗扇和窗框均采用轻量化节能高效被动窗型材，所述轻量化节能高效被动窗型材包括玄武岩纤维增强复合中空结构和若干有序排列并填满所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部空间的节点单元，所述节点单元包括若干外围腔室和由若干所述外围腔室环绕的中空腔室，所述外围腔室内填充隔热材料。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：相邻两节点单元的中空腔室之间共用相同的外围腔室，沿型材厚度方向，叠设有至少一个节点单元。

3.根据权利要求2所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述外围腔室和中空腔室均为与玄武岩纤维增强复合中空结构一体成型的矩形小室，各矩形小室内侧壁上通过聚氨酯材料贴敷超薄碳纤维复合材料层。

4.根据权利要求2所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述外围腔室和中空腔室均为一体成型的超薄碳纤维复合材料矩形小室。

5.根据权利要求4所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述超薄碳纤维复合材料矩形小室与玄武岩纤维增强复合中空结构之间、相邻超薄碳纤维复合材料矩形小室之间均通过聚氨酯材料粘结压实。

6.根据权利要求5所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述玄武岩纤维增强复合中空结构中夹设有中空玻璃纤维中间层，所述玄武岩纤维增强复合中空结构内部填充真空保温板。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：沿厚度方向，所述窗框和窗扇均包括至少1个节点单元，在多于1个节点单元时，各节点单元沿厚度方向叠设。

8.根据权利要求7所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：它还包括5层密封结构，第一层密封结构为设于窗框上的橡胶压紧条；第二层密封结构为设于窗框上的曲面多腔室附壁式密封侧条；第三层密封结构为设于窗框上的中空半圆形密封条；第四层密封结构为分别设于窗框和窗扇上相对的一组突出式橡胶条和半凹式中空橡胶条；第五层密封结构为设于窗框上的弹性橡胶压紧条；所述窗扇和窗框闭合位置设置对应的三阶台阶结构，第一层密封结构、第三层密封结构和第五层密封结构分别设于三阶台阶处，第二层密封结构和第四层密封结构设于三阶台阶的连接区域。

9.根据权利要求8所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述窗扇和窗框上的封装玻璃包括设于外层的真空玻璃和设于内层的中空玻璃，所述真空玻璃和中空玻璃外圈之间填塞暖边条，中空玻璃外侧由碳纤维压条固定。

10.根据权利要求7所述的一种轻量化节能高效被动窗，其特征在于：所述玄武岩纤维增强复合中空结构内壁贴铝箔，并填充气凝胶或空气。

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