CN218265626U - 一种通风节能智慧窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑节能通风领域，具体涉及一种通风节能智慧窗，本实用新型设置双层玻璃，具有一定温度缓冲，并结合控制装置，可以实现通过监测建筑室内温湿度和二氧化碳浓度数据，将普通窗户变成可以根据室内环境进行窗户开合状态的自动调整，实现降低建筑室内空调能耗，保证室内空气质量和人体热舒适度等一举两得的双效措施；操作简单，空气质量置换效率高，安全可靠性有保证，减少了依赖于直接开窗和用电设备带来的能量损失及负荷增加。

Description

一种通风节能智慧窗

技术领域

本实用新型属于建筑节能通风领域，具体涉及一种通风节能智慧窗。

背景技术

随着经济技术的发展，居民生活水平不断提高，对空气品质的要求也越来越高。生活中，人们通常通过开窗通风和机械供暖制冷（空调、风扇等）相结合的方式调节室内热湿环境；例如在北方集中供暖地区，居民长期处于室内闷热环境中导致人体热舒适程度降低，从而选择开窗通风，但是室内空调运行状态下开窗通风会产生更大的空调能耗。据统计数据显示，2018年我国建筑运行阶段能耗高达10亿etc，占全国能源消耗的21.7%，且建筑运行能耗呈现逐步上升趋势。不科学的热适应行为调节是导致建筑运行能耗高的主要原因，因此为保证建筑室内空气品质，同时减少室内空调运行能耗，对建筑通风窗体和通风模式的改进是深入探索建筑节能基础方式从而实现降低建筑运行能耗的保证，是实现建筑设计优化、建筑能耗调控、室内空气品质改善的重要基础工作。

当前对室内空气品质的改善手段通常有直接开窗通风、新风机空调机组调节、空气净化器等需要人为操作或者依赖于用电设备，使用空气净化器净化将会增加一部分的建筑能耗，设备空气净化需要一定时间，对室内环境的改善具有一定的延迟。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种通风节能智慧窗，具体技术方案如下：

一种通风节能智慧窗，包括窗体和控制装置、温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块；所述温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块设置在室内，分别与控制装置连接；

所述窗体包括底座和上顶板，所述底座左右两侧分别竖直设置左侧板和右侧板；

所述底座和上顶板相互平行并且尺寸一致；所述左侧板和右侧板相互平行并且尺寸一致；

所述左侧板和右侧板的后面竖直设置有后玻璃，所述左侧板和右侧板的前面竖直设置有前玻璃，所述后玻璃比前玻璃长，所述后玻璃和前玻璃之间形成空气气隙；所述后玻璃面向室内，所述前玻璃面向室外，并且前玻璃的底部与底座具有一定距离，该距离形成下风口；

所述后玻璃和前玻璃的上部分别开设有贯穿后玻璃和前玻璃的第一上风口和第二上风口，所述第一上风口和第二上风口之间采用分隔板隔开进而实现彼此之间不连通；所述第一上风口与空气气隙不连通，所述第二上风口与空气气隙连通；

所述第一上风口设置有第一挡风板装置，所述第一挡风板装置与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第一上风口的开启或关闭；

所述第二上风口设置有第二挡风板装置，所述第二挡风板装置与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第二上风口的开启或关闭；

所述控制装置用于根据温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块采集的室内的温湿度和二氧化碳浓度控制第一挡风板装置和第二挡风板装置，进而实现第一上风口和第二上风口的开启或关闭。

优选地，在第二上风口的底部并且所述后玻璃和前玻璃的顶部分别设置有相向的第一水平部、第二水平部，第一水平部、第二水平部之间具有一定距离，该距离形成气隙出口。

优选地，所述第二挡风板装置包括第二转轴、第二外挡风板、第二内挡风板、第二步进电机，所述第二步进电机与控制装置连接，并且第二步进电机驱动第二转轴转动；所述第二转轴的一端垂直固定在分隔板上并且位于气隙出口的上方；

所述第二外挡风板面向室外，所述第二内挡风板面向室内，所述第二外挡风板、第二内挡风板分别固定在第二转轴的两侧，并且互成钝角；所述第二外挡风板、第二内挡风板的底部分别在第二水平部、第一水平部的上方，并且不与第二水平部、第一水平部接触，所述第二外挡风板、第二内挡风板的宽度大于第二转轴与第二水平部或第一水平部所在平面的距离。

优选地，在第一上风口的底部并且在所述后玻璃和前玻璃的顶部设置有气隙顶板，用于阻断第一上风口与空气气隙的连通。

优选地，所述第一挡风板装置包括第一转轴、第一挡风板、第一步进电机；所述第一步进电机与控制装置连接，并且所述第一步进电机用于驱动第一转轴转动，所述第一转轴的一端垂直固定在分隔板上并位于气隙顶板的上方，所述第一挡风板的一侧与第一转轴固定连接，并且其底部设置在气隙顶板上；所述第一挡风板的宽度大于第一转轴与气隙顶板的距离。

优选地，所述控制装置包括控制器、第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块，所述控制器分别与温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块以及第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块连接，所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别与第一挡风板装置、第二挡风板装置连接。

优选地，所述温湿度采集模块选择DHT11温湿度采集模块。

优选地，所述二氧化碳浓度采集模块选择hoboMX1102A二氧化碳浓度采集模块。

优选地，所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别包括ULN2003驱动模块。

优选地，所述控制器选择单片机或PLC控制器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种通风节能智慧窗，设置双层玻璃，具有一定温度缓冲，并结合控制装置，可以实现通过监测建筑室内温湿度和二氧化碳浓度数据，将普通窗户变成可以根据室内环境进行窗户开合状态的自动调整，实现降低建筑室内空调能耗，保证室内空气质量和人体热舒适度等一举两得的双效措施；操作简单，空气质量置换效率高，安全可靠性有保证，减少了依赖于直接开窗和用电设备带来的能量损失及负荷增加。

附图说明

为了更清楚地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描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的窗体结构示意图；

图2为图1的部分爆炸图；

图3为图2的除左侧板和右侧板部分的左视图；

图4为图2的除左侧板和右侧板部分的右视图；

图5为本实用新型的控制原理图；

图6为温湿度采集模块的电路原理图；

图7为第一挡风板装置驱动模块的电路原理图；

图8为第二挡风板装置驱动模块的电路原理图；

图9为时钟模块的电路原理图；

图10为显示模块的电路原理图；

图11为存储模块的电路原理图；

1-底座、2-上顶板、3-左侧板、4-右侧板、5-后玻璃、6-前玻璃、7-第一上风口、8-第二上风口、9-分隔板、10-下风口、11-第一挡风板装置、12-第二挡风板装置、13-空气气隙、14-第一水平部、15-第二水平部、16-气隙出口、17-气隙顶板；111-第一转轴、112-第一挡风板、121-第二转轴、122-第二外挡风板、123-第二内挡风板。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1-5所示，本发明的具体实施方式提供了一种通风节能智慧窗，包括窗体和控制装置、温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块；所述温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块设置在室内，分别与控制装置连接；

所述窗体包括底座1和上顶板2，所述底座1左右两侧分别竖直设置左侧板3和右侧板4；

所述底座1和上顶板2相互平行并且尺寸一致；所述左侧板3和右侧板4相互平行并且尺寸一致；左侧板3和右侧板4的底部分别与底座1的底部持平，顶部分别与上顶板2的顶部持平，如此，底座1、上顶板2、左侧板3和右侧板4共同组成一个空心长方体的窗体框架。

所述左侧板3和右侧板4的后面竖直设置有后玻璃5，所述左侧板3和右侧板4的前面竖直设置有前玻璃6，所述后玻璃5比前玻璃6长，所述后玻璃5和前玻璃6之间形成空气气隙13；所述后玻璃5面向室内，所述前玻璃6面向室外，并且前玻璃6的底部与底座1具有一定距离，该距离形成下风口10；

所述后玻璃5和前玻璃6的上部分别开设有贯穿后玻璃5和前玻璃6的第一上风口7和第二上风口8，所述第一上风口7和第二上风口8之间采用分隔板9隔开进而实现彼此之间不连通；所述第一上风口7与空气气隙13不连通，在第一上风口7的底部并且在所述后玻璃5和前玻璃6的顶部设置有气隙顶板17，用于阻断第一上风口7与空气气隙13的连通。

所述第二上风口8与空气气隙13连通，在第二上风口8的底部并且所述后玻璃5和前玻璃6的顶部分别设置有相向的第一水平部14、第二水平部15，第一水平部14、第二水平部15之间具有一定距离，该距离形成气隙出口16。

所述第一上风口7设置有第一挡风板装置11，所述第一挡风板装置11与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第一上风口7的开启或关闭；

所述第二上风口8设置有第二挡风板装置12，所述第二挡风板装置12与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第二上风口8的开启或关闭；

所述控制装置用于根据温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块采集的室内的温湿度和二氧化碳浓度控制第一挡风板装置11和第二挡风板装置12，进而实现第一上风口7和第二上风口8的开启或关闭。

所述第一挡风板装置11包括第一转轴111、第一挡风板112、第一步进电机；所述第一步进电机与控制装置连接，并且所述第一步进电机用于驱动第一转轴111转动，所述第一转轴111的一端垂直固定在分隔板9上并位于气隙顶板17的上方，所述第一挡风板112的一侧与第一转轴111固定连接，并且其底部设置在气隙顶板17上并且斜向前玻璃6；所述第一挡风板112的宽度大于第一转轴111与气隙顶板17的距离。

所述第二挡风板装置12包括第二转轴121、第二外挡风板122、第二内挡风板123、第二步进电机，所述第二步进电机与控制装置连接，并且第二步进电机驱动第二转轴121转动；所述第二转轴121的一端垂直固定在分隔板9上并且位于气隙出口16的上方；

所述第二外挡风板122面向室外，所述第二内挡风板123面向室内，所述第二外挡风板122、第二内挡风板123分别固定在第二转轴121的两侧，并且互成钝角；所述第二外挡风板122、第二内挡风板123的底部分别在第二水平部15、第一水平部14的上方，并且不与第二水平部15、第一水平部14接触，所述第二外挡风板122、第二内挡风板123的宽度大于第二转轴121与第二水平部15或第一水平部14所在平面的距离。

所述控制装置包括控制器、第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块，所述控制器分别与温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块以及第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块连接，所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别与第一挡风板装置、第二挡风板装置连接。

本实用新型的工作原理如下：初始状态下，第一上风口7关闭，并且第二挡风板装置12回正，由于第二外挡风板122、第二内挡风板123的底部分别在第二水平部15、第一水平部14的上方，并且不与第二水平部15、第一水平部14接触，因此第二上风口8内外连通，同时也与空气气隙13。温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块实时采集室内的温湿度和二氧化碳的浓度传输至控制装置。

当室内的温湿度和二氧化碳的浓度在正常的范围内时，控制装置给第一挡风板装置驱动模块发送控制信号。第一挡风板装置驱动模块驱动第一挡风板装置11的第一步进电机，第一步进电机带动第一转轴111顺时针转动，进而带动第一挡风板112的底部向室外方向转动，进而实现第一上风口7打开。同时，第二上风口8保持初始的状态，此时，室内和室外正常保持通风状态。

当室内的温度低于设置的冬季室内平均温度或二氧化碳的浓度低于设定值时，控制装置分别给第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块发送控制信号，第一挡风板装置驱动模块驱动第一挡风板装置11的第一步进电机，第一步进电机带动第一转轴111逆时针转动，进而带动第一挡风板112的底部向室内方向转动，进而实现第一上风口7关闭，外部的新风无法从第一上风口7进入。同时，第二挡风板装置驱动模块驱动第二挡风板装置12的第二步进电机，第二步进电机带动第二转轴121顺时针转动，此时，第二外挡风板122、第二内挡风板123的底部分别同时向室内方向转动，此时第二外挡风板122的底部与前玻璃6顶部的第二水平部15抵接，第二内挡风板123的底部远离后玻璃5顶部的第一水平部14，此时，从下风口10进入的新风进入空气间隙13，如果外界有太阳光照，新风可进行热辐射加热。此外，室内经过后玻璃的热损失可部分给空气间隙13内的新风加热，然后新风进入从第二上风口8进入室内，此时达到减少室内热损失的效果。

当室内的温度高于设置的夏季室内平均温度或二氧化碳的浓度高于设定值时，控制装置分别给第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块发送控制信号，第一挡风板装置驱动模块驱动第一挡风板装置11的第一步进电机，第一步进电机带动第一转轴111顺时针转动，进而带动第一挡风板112的底部向室外方向转动，进而实现第一上风口7打开，室内的热风从第一上风口7排出。同时，第二挡风板装置驱动模块驱动第二挡风板装置12的第二步进电机，第二步进电机带动第二转轴121逆时针转动，此时，第二外挡风板122、第二内挡风板123的底部分别同时向室外方向转动，此时，第二内挡风板123的底部与后玻璃5顶部的第一水平部14抵接，第二外挡风板122的底部远离前玻璃6顶部的第二水平部15，此时，从下风口10进入的新风进入空气间隙13，由于第二内挡风板123隔绝室内与空气间隙13的连通，因此，进入空气间隙13的新风直接从第二上风口8排出室外，由于空气间隙13内的新风循环，可以给内玻璃5带来降温效果。

具体的，控制器选择单片机或PLC控制器，在本实施例中选择单片机，二氧化碳浓度采集模块选择hoboMX1102A二氧化碳浓度采集模块。温湿度采集模块选择DHT11温湿度采集模块，电路图如图6所示。

所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别包括ULN2003驱动模块。第一挡风板装置驱动模块的电路图如图7所示，第二挡风板装置驱动模块的电路图如图8所示。

本实用新型的控制装置还包括时钟模块，用于给单片机提供时钟，记录采集温湿度和二氧化碳浓度的时间，具体包括DS1302时钟模块，电路原理图如图9所示，

本实用新型的控制装置还包括显示模块，用于显示室内的温湿度和二氧化碳的浓度、时间，显示模块与单片机连接，具体包括LCD1602液晶显示屏，电路原理图如图10所示。

本实用新型的控制装置还包括存储模块，用于存储室内的温湿度和二氧化碳的浓度、采集时间，存储模块与单片机连接，具体包括24C02存储芯片，电路原理图如图11所示。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种通风节能智慧窗，其特征在于，包括窗体和控制装置、温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块；所述温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块设置在室内，分别与控制装置连接；

所述窗体包括底座（1）和上顶板（2），所述底座（1）左右两侧分别竖直设置左侧板（3）和右侧板（4）；

所述底座（1）和上顶板（2）相互平行并且尺寸一致；所述左侧板（3）和右侧板（4）相互平行并且尺寸一致；

所述左侧板（3）和右侧板（4）的后面竖直设置有后玻璃（5），所述左侧板（3）和右侧板（4）的前面竖直设置有前玻璃（6），所述后玻璃（5）比前玻璃（6）长，所述后玻璃（5）和前玻璃（6）之间形成空气气隙（13）；所述后玻璃（5）面向室内，所述前玻璃（6）面向室外，并且前玻璃（6）的底部与底座（1）具有一定距离，该距离形成下风口（10）；

所述后玻璃（5）和前玻璃（6）的上部分别开设有贯穿后玻璃（5）和前玻璃（6）的第一上风口（7）和第二上风口（8），所述第一上风口（7）和第二上风口（8）之间采用分隔板（9）隔开进而实现彼此之间不连通；所述第一上风口（7）与空气气隙（13）不连通，所述第二上风口（8）与空气气隙（13）连通；

所述第一上风口（7）设置有第一挡风板装置（11），所述第一挡风板装置（11）与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第一上风口（7）的开启或关闭；

所述第二上风口（8）设置有第二挡风板装置（12），所述第二挡风板装置（12）与控制装置连接，用于在控制装置的控制下实现第二上风口（8）的开启或关闭；

所述控制装置用于根据温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块采集的室内的温湿度和二氧化碳浓度控制第一挡风板装置（11）和第二挡风板装置（12），进而实现第一上风口（7）和第二上风口（8）的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，在第二上风口（8）的底部并且所述后玻璃（5）和前玻璃（6）的顶部分别设置有相向的第一水平部（14）、第二水平部（15），第一水平部（14）、第二水平部（15）之间具有一定距离，该距离形成气隙出口（16）。

3.根据权利要求2所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述第二挡风板装置（12）包括第二转轴（121）、第二外挡风板（122）、第二内挡风板（123）、第二步进电机，所述第二步进电机与控制装置连接，并且第二步进电机驱动第二转轴（121）转动；所述第二转轴（121）的一端垂直固定在分隔板（9）上并且位于气隙出口（16）的上方；

所述第二外挡风板（122）面向室外，所述第二内挡风板（123）面向室内，所述第二外挡风板（122）、第二内挡风板（123）分别固定在第二转轴（121）的两侧，并且互成钝角；所述第二外挡风板（122）、第二内挡风板（123）的底部分别在第二水平部（15）、第一水平部（14）的上方，并且不与第二水平部（15）、第一水平部（14）接触，所述第二外挡风板（122）、第二内挡风板（123）的宽度大于第二转轴（121）与第二水平部（15）或第一水平部（14）所在平面的距离。

4.根据权利要求1所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，在第一上风口（7）的底部并且在所述后玻璃（5）和前玻璃（6）的顶部设置有气隙顶板（17），用于阻断第一上风口（7）与空气气隙（13）的连通。

5.根据权利要求4所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述第一挡风板装置（11）包括第一转轴（111）、第一挡风板（112）、第一步进电机；所述第一步进电机与控制装置连接，并且所述第一步进电机用于驱动第一转轴（111）转动，所述第一转轴（111）的一端垂直固定在分隔板（9）上并位于气隙顶板（17）的上方，所述第一挡风板（112）的一侧与第一转轴（111）固定连接，并且其底部设置在气隙顶板（17）上；所述第一挡风板（112）的宽度大于第一转轴（111）与气隙顶板（17）的距离。

6.根据权利要求1所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述控制装置包括控制器、第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块，所述控制器分别与温湿度采集模块、二氧化碳浓度采集模块以及第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块连接，所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别与第一挡风板装置、第二挡风板装置连接。

7.根据权利要求1所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述温湿度采集模块选择DHT11温湿度采集模块。

8.根据权利要求1所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述二氧化碳浓度采集模块选择hoboMX1102A二氧化碳浓度采集模块。

9.根据权利要求6所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述第一挡风板装置驱动模块、第二挡风板装置驱动模块分别包括ULN2003驱动模块。

10.根据权利要求6所述的一种通风节能智慧窗，其特征在于，所述控制器选择单片机或PLC控制器。

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