CN212613230U - 一种具有双层嵌管的玻璃围护结构 - Google Patents

Abstract

一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，该玻璃围护结构包括高品位能源设备、低品位能源设备、循环泵和三层玻璃幕墙；三层玻璃幕墙之间形成两个空气腔体；两个空气腔体内均布置有排水管。每排水管两端与高品位能源设备或低品位能源设备连通。在部分水管上设置有遮阳百叶，通过百叶调节机构灵活调节其透光率。本实用新型通过在两排水管内通入不同温度的循环流体，可根据空气腔体内温度品位差异高效处理不同腔体内的得热或失热，在传统单层嵌管的玻璃围护结构的基础上进一步降低透过围护结构的得热或失热，在条件合适时还可直接向室内提供冷量或热量，相比常规建筑供冷或供热系统可明显降低所需能源品位和用量。

Description

一种具有双层嵌管的玻璃围护结构

技术领域

本实用新型涉及建筑节能技术领域，特别是涉及一种具有双层嵌管的玻璃围护结构系统。

背景技术

透过围护结构的传热是建筑冷负荷或热负荷的一个重要组成部分，玻璃等透光围护结构一般热阻较小，且能直接透过太阳辐射，是透过围护结构的冷负荷或热负荷的重要来源，降低透过玻璃围护结构的传热对于建筑节能意义重大。

多层玻璃围护结构至少包含内外两层玻璃，是一种节能型玻璃围护结构，其中的某层玻璃可采用单片玻璃或双片中空玻璃。这种玻璃围护结构由于形成了至少一个空气腔体，增大了传热热阻，因此在一定程度上可减少透过玻璃的传热量。然而，夏季仍有大部分太阳辐射热量透过玻璃传入室内。常见的解决方案包括玻璃镀膜和设置遮阳百叶等，但玻璃镀膜成本较高，且部分镀膜玻璃吸收太阳辐射后温度升高，成为向室内散热的新热源；遮阳百叶虽可调节角度且成本较低，但其本身吸收太阳辐射后发热，也将向室内大量传热，不能显著降低透过围护结构的传热。

中国专利文献CN104790572A提出了一种内嵌管道式玻璃围护结构系统，在玻璃围护结构内嵌入一排水管，利用其中的冷、热水调节空气腔体内的温度进而降低室内空调及采暖负荷，可以充分利用自然界低品位能源提高供热空调系统能效。对于具有多个空气腔体的玻璃围护结构而言，不同腔体内的温度将有所不同。以夏季为例，靠近室外侧的空腔温度往往较高，因此可用温度较高的冷水进行腔体冷却；对于靠近室内侧的空腔，采用温度较低的冷水对室内空气冷却的效果较好。上述内嵌单排水管的玻璃围护仅能使用一种水温对水管所在的空气腔体内的温度进行调节，能源利用的灵活性可进一步提高。此外，由于这种玻璃围护结构的特点是利用高温冷水或低温热水对室外冷、热负荷进行拦截，进而降低室内供热空调负荷，很多情况下难以对室内直接供冷或供热。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，旨在原有的单层嵌管的玻璃围护结构的基础上，进一步降低室内冷负荷或热负荷和改善室内玻璃表面温度，并在条件合适时向室内直接供冷或供热，从而在一定程度上降低供冷或供热所需冷源或热源的温度品位。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，包括外层玻璃幕墙、内层玻璃幕墙、水管、能源设备和循环泵，其特征在于:所述结构还包括中层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙和中层玻璃幕墙之间形成第一空气腔体，内层玻璃幕墙与中层玻璃幕墙之间形成第二空气腔体；所述水管以水平或竖直排列方式嵌套在两个空气腔体内，形成外排水管和内排水管；所述能源设备包括低品位能源设备和高品位能源设备；所述循环泵包括第一循环泵和第二循环泵；由低品位能源设备、第一循环泵、第一阀门及外排水管顺次连接构成第一循环回路；由低品位能源设备、第一循环泵、第二阀门及内排水管顺次连接构成第二循环回路；由高品位能源设备、第二循环泵、第三阀门及内排水管顺次连接构成第三循环回路。

本实用新型所述的外层玻璃幕墙由单片玻璃组成，所述内层玻璃幕墙和中层玻璃幕墙由单片玻璃或双片中空玻璃组成。

本实用新型所述的外排水管和内排水管中多根水管采用往复式串联管道布置结构或同程式并联管道布置结构。

优选地，在水管上设有遮阳百叶和百叶调节机构；在所述的外层玻璃幕墙上设置有上部通风口和下部通风口，上部通风口和下部通风口处设置有活动百叶。

本实用新型所述的低品位能源设备为地埋管、冷却塔、太阳能集热器和江河湖海换热器中的一种或几种设备的组合。

本实用新型所述的高品位能源设备为冷机、热泵、锅炉、电加热器、太阳能集热器和余热产生装置中的一种或几种设备的组合。

本实用新型具有以下优点及突出性的技术效果：①本实用新型通过在常规透光围护结构内设置双层嵌管，通入不同温度的循环流体，改善两层空气腔体的温度和百叶温度，可在单层嵌管玻璃围护结构的基础上进一步降低透过围护结构的负荷，并进一步改善室内玻璃表面温度，有效降低了透过窗户的传热，还可直接向室内供冷或供热。②由于靠近室外侧的水管在冬季和夏季的水温可显著偏离室内温度，而靠近室内侧的水管的水温与室温的差距相比常规供冷或供热系统可显著减少，因此相比于常规供冷和供热系统降低了所需冷源和热源的温度品位。③从制造加工角度来说，所述玻璃围护结构不涉及复杂的加工制造工艺，无通风风机，运行控制相对简单，且嵌管上的遮阳百叶外观与传统遮阳百叶无明显差异，易于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构的示意图。

图2为外排水管或内排水管中多根水管串联结构示意图。

图3为外排水管或内排水管中多根水管并联结构示意图。

图4a为带有遮阳百叶的单层水管的示意图。

图4b为带有遮阳百叶的双层套管的示意图。

图5为在外层玻璃幕墙上设有上部通风口和下部通风口的结构示意图。

图6为空气腔体内的水管竖向布置的结构示意图。

附图标号说明：11-外层玻璃幕墙；111-上部通风口；112-下部通风口；113-活动百叶；12-中层玻璃幕墙；13-内层玻璃幕墙；21-外层空气腔体；22-内层空气腔体；3-水管；31-外排水管；311-内层管；312-外层管；32-内排水管；4-遮阳百叶；5-百叶调节机构；61-低品位能源设备；62-高品位能源设备；71-第一循环泵；72-第二循环泵；81-第一阀门；82-第二阀门；83-第三阀门；9-室内。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的原理、结构和工作过程做进一步的说明。

图1为本实用新型提供的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构的示意图，玻璃围护结构包括外层玻璃幕墙11、中层玻璃幕墙12、内层玻璃幕墙13、水管3、能源设备、循环泵以及相应的连接管路和阀门。外层玻璃幕墙11和中层玻璃幕墙12之间形成第一空气腔体21，内层玻璃幕墙13与中层玻璃幕墙12之间形成第二空气腔体22；第一空气腔体21内布置有外排水管31，第二空气腔体22内布置有内排水管32。

如图2和图3所示，空气腔体中的嵌管形式可以包括往复式串联管道布置结构和同程式并联管道布置结构；并可采用水平或竖直方向布置在空气腔体内。往复式串联管道布置结构中各水管两端依次连接，形成一条串联水管通路；同程式并联管道布置结构中各水管两端通过分水总管和集水总管相连，形成多条并联水管通路。

参见图4a和图4b所示，水管3可以采用单层管，也可采用由内层管311和外层管312组成的双层套管。采用单层管时，遮阳百叶4直接安装于水管3的外表面上，各水管两端通过软管与其它管段连接，由此水管可旋转一定角度。同时，百叶调节机构5与水管相连，通过百叶调节机构5可使水管旋转进而带动百叶旋转。采用双层套管时，内层管311内通水，外层管312上布置有遮阳百叶4，两层管之间充注导热油以减少水管间接触热阻并增强水管间润滑。同时，百叶调节机构5与遮阳百叶4相连，通过百叶调节机构5可直接使百叶旋转，此时内层管311固定，外层管312旋转。各水管内层管311的两端可以通过软管或硬管与其它管段连接，而外层管312的两端则通过软管与其它管段连接。

图5为在外层玻璃幕墙上设有上部通风口和下部通风口的结构示意图，且水管3是水平布置在空气腔体内，水管也可垂直布置在空气腔体内(如图6所示)。在所述的外层玻璃幕墙11上设置有上部通风口111和下部通风口112，上部通风口111和下部通风口112处设置有可调节角度和可启闭的活动百叶113，即当室外气温合适时，可以将通风与水管相结合降低透过玻璃的得热；此时由于水管将承担较多的冷负荷或热负荷，不需机械通风。

所述能源设备包括低品位能源设备61和高品位能源设备62；所述循环泵包括第一循环泵71和第二循环泵72。低品位能源设备61、第一循环泵71、第一阀门81及外排水管31顺次连接构成第一循环回路。可由低品位能源设备61、第一循环泵71、第二阀门82及内排水管32顺次连接构成第二循环回路；由高品位能源设备62、第二循环泵72、第三阀门83及内排水管32顺次连接构成第三循环回路。外排水管31和内排水管32之间也可以采用串联连接，此时水依次经过内排水管和外排水管，即由能源设备、循环泵、阀门、内排水管、外排水管顺次连接构成一条回路。

所述低品位能源设备61为地埋管、冷却塔、太阳能集热器和江河湖海换热器中的一种或几种设备的组合。所述高品位能源设备62为冷机、热泵、锅炉、电加热器、太阳能集热器和余热产生装置中的一种或几种设备的组合。

本实用新型的具体运行方式包括供冷和供热两种运行模式：

在夏季供冷时，可通过调整遮阳百叶4的角度遮挡大部分太阳辐射热量，此时百叶温度升高，开启循环泵向玻璃围护结构供冷：对于内排水管32而言，当来自低品位能源设备61的循环流体温度低于内排水管32的入口温度设定值时，将来自低品位能源设备61的循环流体通入内排水管32；否则，将来自高品位能源设备62的更低温度的循环流体通入内排水管32。对于外排水管31而言，当来自低品位能源设备61的循环流体温度高于内排水管32的入口温度设定值且低于外排水管31的入口温度设定值时，将来自低品位能源设备61的循环流体通入外排水管31。

在夏季，内排水管32的水温可低于室内温度，此时用于直接向室内供冷；内排水管32的水温可也可略高于室内温度，此时一般不直接向室内供冷，但基本可完全拦截室外冷负荷。

在冬季供热时，通过调整遮阳百叶4的角度可使大部分太阳辐射热量进入室内，室外温度较低时，开启循环泵向玻璃围护结构供热：对于内排水管32而言，当来自低品位能源设备61的循环流体温度高于内排水管32的入口温度设定值时，将来自低品位能源设备61的循环流体通入内排水管32；否则，将来自高品位能源设备62的更高温度的循环流体通入内排水管32。对于外排水管31而言，当来自低品位能源设备61的循环流体温度低于内排水管32的入口温度设定值且高于外排水管31的入口温度设定值时，将来自低品位能源设备61的循环流体通入外排水管31。

在冬季，内排水管32的水温可高于室内温度，此时用于直接向室内供热；内排水管32的水温可也略低于室内温度，此时一般不直接向室内供热，但基本可完全拦截室外热负荷。

以上运行方式中，当某排水管测量的供回水温差小于最小设定值时，该排水管所在的循环管路上的循环泵停止运行。

阀门与循环水泵的调节根据运行环路的不同，包含以下两种情形：

当外排水管31通入来自低品位能源设备61的循环流体、内排水管32通入来自高品位能源设备62的循环流体时，打开第一阀门81、第三阀门83，关闭第二阀门82，开启第一循环泵71和第二循环泵72，构成低品位能源设备61和高品位能源设备62搭配使用的围护结构系统。此种情况下，流经两排水管的循环流体的流量由第一阀门81和第三阀门83调节，极端情况下某一阀门及与该阀门串联的循环泵完全关闭。

当外排水管31通入来自低品位能源设备61的循环流体、内排水管32也通入来自低品位能源设备61的循环流体时，打开第一阀门81、第二阀门82，关闭第三阀门83，开启第一循环泵71，关闭第二循环泵72。此种情况下，流经两排水管的循环流体的流量由第一阀门81和第二阀门82调节，极端情况下某一阀门完全关闭。

值得指出，本实用新型所述“高品位能源设备”、“低品位能源设备”中的“高”、“低”均为二者相对而言。

Claims (7)

1.一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，包括外层玻璃幕墙(11)、内层玻璃幕墙(13)、水管(3)、能源设备和循环泵，其特征在于:所述结构还包括中层玻璃幕墙(12)，外层玻璃幕墙(11)和中层玻璃幕墙之间形成第一空气腔体(21)，内层玻璃幕墙(13)与中层玻璃幕墙之间形成第二空气腔体(22)；所述水管(3)以水平或竖直排列方式嵌套在两个空气腔体内，形成外排水管(31)和内排水管(32)；所述能源设备包括低品位能源设备(61)和高品位能源设备(62)；所述循环泵包括第一循环泵(71)和第二循环泵(72)；由低品位能源设备(61)、第一循环泵(71)、第一阀门(81)及外排水管(31)顺次连接构成第一循环回路；由低品位能源设备(61)、第一循环泵(71)、第二阀门(82)及内排水管(32)顺次连接构成第二循环回路；由高品位能源设备(62)、第二循环泵(72)、第三阀门(83)及内排水管(32)顺次连接构成第三循环回路。

2.如权利要求1所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于：所述外层玻璃幕墙(11)由单片玻璃组成，所述内层玻璃幕墙(13)和中层玻璃幕墙(12)由单片玻璃或双片中空玻璃组成。

3.根据权利要求1所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于，所述外排水管(31)和内排水管(32)中多根水管(3)采用往复式串联管道布置结构或同程式并联管道布置结构。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于，在所述水管(3)上设有遮阳百叶(4)和百叶调节机构(5)。

5.根据权利要求4所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于，在所述的外层玻璃幕墙(11)上设置有上部通风口(111)和下部通风口(112)，上部通风口(111)和下部通风口(112)处设置有活动百叶(113)。

6.根据权利要求1所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于，所述低品位能源设备(61)为地埋管、冷却塔、太阳能集热器和江河湖海换热器中的一种或几种设备的组合。

7.根据权利要求1所述的一种具有双层嵌管的玻璃围护结构，其特征在于，所述高品位能源设备(62)为冷机、热泵、锅炉、电加热器、太阳能集热器和余热产生装置中的一种或几种设备的组合。

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