CN112443256A - 具有通风功能相变节能窗 - Google Patents

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CN112443256A CN202011317891.5A CN202011317891A CN112443256A CN 112443256 A CN112443256 A CN 112443256A CN 202011317891 A CN202011317891 A CN 202011317891A CN 112443256 A CN112443256 A CN 112443256A
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刘昌宇
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Abstract

一种具有通风功能相变节能窗，涉及窗户技术领域，它包括多层相变节能窗、通风换气***和控制***，多层相变节能窗包括窗框、普通玻璃和镀膜玻璃，多层相变节能窗具有四层，由外至内依次为普通玻璃、镀膜玻璃、普通玻璃和普通玻璃，普通玻璃和镀膜玻璃均固定与窗框上，最外层普通玻璃与镀膜玻璃之间形成空气层，镀膜玻璃和中间的普通玻璃之间形成相变层，相变层内填充相变材料石蜡，所述的多层相变节能窗上部和底部设有通风换气***，多层相变节能窗外设有控制***，控制***与通风换气***连接。本具有通风功能相变节能窗利用相变材料改进玻璃窗，结合通风***多模式运行，提高热量利用率，节约能源，改善室内空气品质。

Description

具有通风功能相变节能窗
技术领域：
本发明涉及窗户技术领域，具体涉及一种具有通风功能相变节能窗。
背景技术：
随着社会快速发展，人们的生活方式改善，建筑能耗逐年攀升，目前建筑能耗占社会总能耗的40％，其中围护结构能耗占建筑物总能耗的60％～80％。玻璃窗作为建筑结构的重要组成部分，占围护结构能耗的20％～40％。增强玻璃窗保温隔热性，改善其热工性能，是降低建筑能耗的关键手段之一。
近年来，将相变材料储能技术应用于建筑围护结构成为降低建筑能耗、提高室内热舒适性的重要方向。白天，相变材料吸收太阳能热量，夜间，将蓄存的热量释放到房间。例如：将相变材料与中空玻璃窗结合，在两层玻璃板间隔内填充相变材料，增大玻璃窗热惰性以提高其热工性能。
虽然相变玻璃窗具有相变储热功能，但由于相变材料放热过程是双向的，能量向室内传递的同时也向室外释放，造成储存的热量损失。其次，大部分相变材料导热系数较低，相变材料蓄热及释热时间太长。此外，目前具有换气功能的玻璃窗作用比较单一，送入房间的空气不进行处理，虽然改善房间空气质量，但是增加室内负荷。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种具有通风功能相变节能窗，它利用相变材料改进玻璃窗，结合通风***多模式运行，提高热量利用率，节约能源，改善室内空气品质。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：包括多层相变节能窗、通风换气***和控制***，多层相变节能窗包括窗框、普通玻璃和镀膜玻璃，多层相变节能窗具有四层，由外至内依次为普通玻璃、镀膜玻璃、普通玻璃和普通玻璃，普通玻璃和镀膜玻璃均固定与窗框上，最外层普通玻璃与镀膜玻璃之间形成空气层，镀膜玻璃和中间的普通玻璃之间形成相变层，相变层内填充相变材料石蜡，所述的多层相变节能窗上部和底部设有通风换气***，多层相变节能窗外设有控制***，控制***与通风换气***连接。
所述的通风换气***包括新风管道、新风机、排风管道和排风机，新风管道一端与多层相变节能窗底部的新风口连接，新风管道另一端设有进风口，新风管道内装有新风机；排风管道一端与多层相变节能窗顶部的排风口连接，排风管道内装有排风机。
所述的新风管道和排风管道内分别安装阀门八和阀门一；所述的新风口和排风口上分别安装阀门七和阀门二。
所述的中间的普通玻璃与最内的普通玻璃形成第二个空气层，空气层和相变层空间间隔均在8～12mm。
所述的最外层普通玻璃与镀膜玻璃之间形成的空气层上部和下部分别安装阀门四和阀门五；中间层普通玻璃与最内层普通玻璃之间形成的空气层上部和下部分别安装阀门三和阀门六。
所述的控制***包括控制面板和控制箱，控制面板通过导线与控制箱连接，控制箱通过控制线与通风换气***连接。
所述的窗框内设凹槽固定玻璃，衔接处打有密封胶，上下水平窗框外设平行两个凹槽，用于设置阀门。
所述的普通玻璃和镀膜玻璃的玻璃厚度为3～6mm。
所述的相变层内部填充相变材料石蜡，相变材料石蜡熔点范围在12℃～28℃。
本发明的有益效果是：
1)利用相变材料储存能量的性质，冬季蓄存太阳能向室内提供热量，夏季降低室内太阳能的摄入量，减少房间负荷。另一方面，利用镀膜玻璃选择吸收特性，通过低辐射镀膜层减少多层相变节能窗向室外辐射热量，高效利用相变材料储存的能量，增加冬季房间太阳能得热；
2)合理利用玻璃夹层中空气流体，风机静止时，空气层与通风管道不连通，增加玻璃窗热阻达到房间保温作用；风机运行时，空气层与通风管道相连通，在强迫对流作用下增强流体与相变材料换热，克服相变玻璃窗释热慢的缺点，促进冬季供暖和夏季排热；
3)利用控制***通过调节新(送)风机、排(回)风机的开关和阀门旋转，隔离或连接风管与玻璃夹层空气流体，实现多种通风运行模式。运行模式包括：新风预热、内循环供暖、通风排热、外循环排热、新风换气、排风换气和静态保温。，冬季选择新风预热或内循环供暖，增加相变材料向室内传递热量。过渡季节时，室外温度适宜，选择通风换气模式改善房间空气质量，夏季选择通风排热或外循环排热，此时增强相变材料向室外传递热量，减少室内冷负荷。
附图说明：
图1是本发明专利新风预热模式的侧面剖视图；
图2是本发明专利内循环供暖模式的侧面剖视图；
图3是本发明专利通风排热模式的侧面剖视图；
图4是本发明专利外循环排热模式的侧面剖视图；
图5是本发明专利新风换气模式的侧面剖视图；
图6是本发明专利排风换气模式的侧面剖视图；
图7是本发明专利静态保温模式的侧面剖视图；
图8是本发明专利新风预热模式的室外平面图；
图9是本发明专利新风预热模式的室内平面图；
图10是本发明专利窗框及阀门的轴侧图。
具体实施方式：
参照各图，本发明具体采用如下实施方式：包括多层相变节能窗1、通风换气***2和控制***3，多层相变节能窗1包括窗框9、普通玻璃4和镀膜玻璃5，多层相变节能窗1具有四层，由外至内依次为普通玻璃4、镀膜玻璃5、普通玻璃4和普通玻璃4，普通玻璃4和镀膜玻璃5均固定与窗框9上，最外层普通玻璃4与镀膜玻璃5之间形成空气层6，镀膜玻璃5和中间的普通玻璃4之间形成相变层7，相变层7内填充相变材料石蜡8，所述的多层相变节能窗1上部和底部设有通风换气***2，多层相变节能窗1外设有控制***3，控制***3与通风换气***2连接。所述的通风换气***2包括新风管道12、新风机13、排风管道15和排风机16，新风管道12一端与多层相变节能窗1底部的新风口11连接，新风管道12另一端设有进风口10，新风管道12内装有新风机13；排风管道15一端与多层相变节能窗1顶部的排风口14连接，排风管道15内装有排风机16。所述的新风管道12和排风管道15内分别安装阀门八24和阀门一17；所述的新风口11和排风口14上分别安装阀门七23和阀门二18。所述的中间的普通玻璃4与最内的普通玻璃4形成第二个空气层6，空气层6和相变层7空间间隔均在8～12mm。所述的最外层普通玻璃4与镀膜玻璃5之间形成的空气层6上部和下部分别安装阀门四20和阀门五21；中间层普通玻璃4与最内层普通玻璃4之间形成的空气层6上部和下部分别安装阀门三19和阀门六22。所述的控制***3包括控制面板27和控制箱26，控制面板27通过导线与控制箱26连接，控制箱26通过控制线25与通风换气***2连接。所述的窗框9内设凹槽固定玻璃，衔接处打有密封胶，上下水平窗框外设平行两个凹槽，用于设置阀门。所述的普通玻璃4和镀膜玻璃5玻璃厚度为3～6mm。所述的相变层7内部填充相变材料石蜡8，相变材料石蜡8熔点范围在12℃～28℃。
多层相变节能窗、通风换气***及控制***，所述多层相变节能窗包括四层玻璃板，由玻璃板间隔形成的三个夹层空间和固定玻璃的窗框。第一层玻璃板为普通玻璃，与外界环境进行换热。第二层玻璃板为镀膜玻璃，该镀膜玻璃具有较高可见透光性、红外线低发射率及红外线高反射率等特性。第三层玻璃板为普通玻璃。第四层玻璃板为普通玻璃，与室内环境进行直接换热。第一层普通玻璃与第二层镀膜玻璃形成第一个空气层。第二层镀膜玻璃与第三层普通玻璃形成相变层，相变层内部填充相变材料石蜡，相变材料具有蓄热和放热的特性。第三层普通玻璃与第四层普通玻璃形成第二个空气层。四层玻璃板利用窗框固定。所述通风换气***设置在多层相变节能窗的上下部分。在多层相变节能窗下方设置进风口、新(送)风管道，新(送)风机，新(送)风口及若干阀门，在多层相变节能窗上方设置进风口、排(回)风管道，排(回)风机，排(回)风口及若干阀门。***内风管阀门规格相同，形状为长方形，尺寸与夹层间隔宽度及通风管道尺寸相匹配。所述控制***包括控制线、控制箱及控制面板，控制线分别连接阀门、新(送)风机、排(回)风机及控制面板，控制线汇总在控制箱内。控制面板通过调节新(送)风机、排(回)风机的开关开启通风***，控制面板通过调节阀门旋转改变通风模式。
所述镀膜玻璃是采用真空磁控溅射法在玻璃表面镀一层化合物薄膜，该镀膜玻璃具有较高透光性、红外线低发射率及红外线高反射率等特性。该镀膜玻璃对玻璃窗整体透光性影响很小，几乎不干扰多层相变节能窗吸收太阳能及室内采光，同时减少玻璃表面红外辐射热损失，增强保温效果，保证蓄存在相变材料中的太阳能绝大部分向室内释放，减少蓄热量损耗。
所述阀门设置有二种状态，阀门通过旋转至水平0°或竖直90°，隔离或连接风管与玻璃夹层空气流体。
所述通风换气***中通风管道分为新(送)风管道和排(回)风管道，均采用不锈钢管材，不锈钢管材气密性好、承压强度高。通风管道包括圆形风管和方形风管，风管采用焊接方式连接。
所述通风换气***中新(送)风机和排(回)风机，风机均设置在圆形通风管道内部，选用管内通风机。
进一步地，所述通风换气***中进风口为圆形百叶风口具有防虫和挡雨功能，新(送)风口为方形百叶风口具有上下扫风功能，排风口为方形百叶风口具有防虫和挡雨功能，尺寸与通风管道尺寸相匹配。
进一步地，所述控制面板及控制箱设置在外墙内壁面上，方便调控***开关和通风模式。
进一步地，所述一种具有通风功能相变节能窗包括七种模式，即：新风预热、内循环供暖、新风排热、外循环排热、新风换气、排风换气和静态保温。
实施例一，新风预热
参照图1，此模式运用于房间设计温度高于室外温度的晴天，同时对于房间空气品质有较高要求的情况。在控制面板27选择新风预热模式，此时控制面板27调节新风机13开启和风管阀门旋转。阀门一17和阀门23旋转至水平0°，阀门18和阀门24旋转至竖直90°，阀门19和阀门20维持竖直90°，置于窗框9凹槽内，方便气体流通，阀门21和阀门22维持竖直90°从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，用于隔断风管。气体在新风机13作用下从进风口10吸入，进入新风管道12后，流经第一个空气层6，之后流经第二个空气层，在温差作用下气体与相变层7内相变材料石蜡8进行换热，通过对流换热带走相变材料储存的热量，吸收热量的气体最后通过新风口11流入房间内，用于新风预热，提高房间空气品质。
实施例二，内循环供暖
如图2所示，此模式运用于当房间设计温度高于室外温度的晴天，同时对于房间新风没有要求的情况下，采用房间空气自循环方式进行供暖。在控制面板27选择内循环供暖模式，此时控制面板27调节排风机14开启和风管阀门旋转，阀门一17和阀门二18旋转至竖直90°，阀门七23和阀门八24旋转至水平0°，阀门三19、阀门四20、阀门五21和阀门六22从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，阀门三19和阀门六22维持竖直90°，阀门四20和阀门五21旋转至水平0°，隔断第一个空气层6与通风管道的连接，第一个空气层6内气体只起保温作用。此时气体在排风机14作用下从进风口10吸入排风管道15，流经第二个空气层，利用对流换热方式气体将相变材料储存的热量通过新风口11传入房间，用于维持房间温度。内循环供暖与新风预热相比，更加节约能耗。
实施例三，通风排热
参照图3，此模式运用于室外温度高于室内设计温度，，并且对房间空气品质有一定要求的情况下。在控制面板27选择通风排热模式，此时控制面板27调节排风机16开启。阀门一17和阀门七23旋转至竖直90°，阀门二18和阀门八24旋转至水平0°，阀门三19和阀门四20维持竖直90°从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部用于隔断风管，阀门五21和阀门六22维持90°，至于窗框9凹槽内，方便气体流通。气体在排风机16作用下从进风口10吸入，进入排风管道15后，流经第二个空气层，之后流经第一个空气层6，在温差作用下气体与相变层7内相变材料石蜡8进行换热，通过对流换热带走相变材料储存的热量，高温气体从排风口14排出到室外，在通风换气同时排出室内热量。
实施例四，外循环排热
参照图4，此模式运用于室外温度高于室内设计温度，同时对于房间新风没有要求的情况下，采用室外空气外循环方式进行排热。在控制面板27选择外循环排热模式，此时控制面板27调节新风机15开启和风管阀门旋转，阀门17一和阀门二18旋转至水平0°，阀门七23和阀门八24旋转至竖直90°，阀门三19、阀门四20、阀门五21和阀门六22从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，阀门20和阀门21维持竖直90°，阀门三19和阀门六22体只起保温作用。此时气体在新风机13作用下从进风口10吸入新风管道12，流经第一个空气层6，采用对流换热方式气体流过玻璃壁面带走相变材料储存的热量通过排风口14排到室外，减少房间负荷。
实施例五，新风换气
参照图5，此模式运用于室内设计温度接近室外温度，并且对房间空气品质有一定要求的情况下。在控制面板27选择新风换气模式，此时控制面板27调节新风机13开启和风管阀门旋转。阀门一17和阀门七23旋转至水平0°，阀门二18和阀门八24旋转至竖直90°，阀门三19、阀门四20、阀门五21和阀门六22从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，旋转至水平0°，隔断第一个空气层6和第二个空气层与通风管道的连接，此时第一个空气层6和第二个空气层内气体只起保温作用。此时多层相变节能窗1和通风换气***2分为三个独立个体，分别是：多层相变节能窗1、送风***和排风***。送风***此时气体在新风机13作用下从进风口10进入新风管道12，之后从新风口11进入室内。采用下送风的方式，主要满足房间空气品质，可以利用自然冷量实现节能，适用于过渡季节通风换气。
实施例六，排风换气
参照图6，此模式运用于室内设计温度接近室外温度，并且对房间有一定排风要求的情况下。在控制面板27选择排风换气模式，此时控制面板27调节排风机16开启和风管阀门旋转。阀门一17和阀门七23旋转至竖直90°，阀门二18和阀门八24旋转至水平0°，阀门19三、阀门四20、阀门五21和阀门六22从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，旋转至水平0°，隔断第一个空气层6和第二个空气层与通风管道的连接，此时第一个空气层6和第二个空气层内气体只起保温作用。此时多层相变节能窗1和通风换气***2分为三个独立个体，分别是：多层相变节能窗1、送风***和排风***。排风***此时气体在排风机16作用下从进风口10进入排风管道15，之后从排风口14排到室外。采用上排风的方式，主要满足房间排气。
实施例七，静态保温
参照图7，此模式为通风换气***不运行的情况下。在控制面板27选择关闭模式，此时控制面板27调节送风机13和排风机16关闭和风管阀门旋转。阀门一17和阀门八24旋转至水平0°，阀门二18和阀门七23旋转至竖直90°，阀门三19、阀门四20、阀门五21和阀门六22从窗框9凹槽底部向上升至凹槽顶部，旋转至水平0°，隔断第一个空气层6和第二个空气层与通风管道的连接，第一个空气层6和第二个空气层内气体只起保温作用。此时相变层内相变材料石蜡，依旧可以做到冬天蓄热利用导热向室内传递热量，夏季蓄热减少房间峰值负荷。只不过导热方式相比对流换热方式传热效率低很多。
综上所述，本具有通风功能相变节能窗，利用相变材料储存能量的性质，冬季蓄存太阳能向室内提供热量，夏季降低室内太阳能的摄入量，减少房间负荷。另一方面，利用镀膜玻璃选择吸收特性，通过低辐射镀膜层减少多层相变节能窗向室外辐射热量，高效利用相变材料储存的能量，增加冬季房间太阳能得热；合理利用玻璃夹层中空气流体，风机静止时，空气层与通风管道不连通，增加玻璃窗热阻达到房间保温作用；风机运行时，空气层与通风管道相连通，在强迫对流作用下增强流体与相变材料换热，克服相变玻璃窗释热慢的缺点，促进冬季供暖和夏季排热；利用控制***通过调节新(送)风机、排(回)风机的开关和阀门旋转，隔离或连接风管与玻璃夹层空气流体，实现多种通风运行模式。运行模式包括：新风预热、内循环供暖、通风排热、外循环排热、新风换气、排风换气和静态保温。冬季选择新风预热或内循环供暖，增加相变材料向室内传递热量，过渡季节时，室外温度适宜，选择通风换气模式改善房间空气质量，夏季选择通风排热或外循环排热，此时增强相变材料向室外传递热量，减少室内冷负荷。

Claims (9)

1.一种具有通风功能相变节能窗，其特征在于：包括多层相变节能窗(1)、通风换气***(2)和控制***(3)，多层相变节能窗(1)包括窗框(9)、普通玻璃(4)和镀膜玻璃(5)，多层相变节能窗(1)具有四层，由外至内依次为普通玻璃(4)、镀膜玻璃(5)、普通玻璃(4)和普通玻璃(4)，普通玻璃(4)和镀膜玻璃(5)均固定与窗框(9)上，最外层普通玻璃(4)与镀膜玻璃(5)之间形成空气层(6)，镀膜玻璃(5)和中间的普通玻璃(4)之间形成相变层(7)，相变层(7)内填充相变材料石蜡(8)，所述的多层相变节能窗(1)上部和底部设有通风换气***(2)，多层相变节能窗(1)外设有控制***(3)，控制***(3)与通风换气***(2)连接。
2.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的通风换气***(2)包括新风管道(12)、新风机(13)、排风管道(15)和排风机(16)，新风管道(12)一端与多层相变节能窗(1)底部的新风口(11)连接，新风管道(12)另一端设有进风口(10)，新风管道(12)内装有新风机(13)；排风管道(15)一端与多层相变节能窗(1)顶部的排风口(14)连接，排风管道(15)内装有排风机(16)。
3.根据权利要求2所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的新风管道(12)和排风管道(15)内分别安装阀门八(24)和阀门一(17)；所述的新风口(11)和排风口(14)上分别安装阀门七(23)和阀门二(18)。
4.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的中间的普通玻璃(4)与最内的普通玻璃(4)形成第二个空气层(6)，空气层(6)和相变层(7)空间间隔均在8～12mm。
5.根据权利要求1或4所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的最外层普通玻璃(4)与镀膜玻璃(5)之间形成的空气层(6)上部和下部分别安装阀门四(20)和阀门五(21)；中间层普通玻璃(4)与最内层普通玻璃(4)之间形成的空气层(6)上部和下部分别安装阀门三(19)和阀门六(22)。
6.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的控制***(3)包括控制面板(27)和控制箱(26)，控制面板(27)通过导线与控制箱(26)连接，控制箱(26)通过控制线(25)与通风换气***(2)连接。
7.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的窗框(9)内设凹槽固定玻璃，衔接处打有密封胶，上下水平窗框外设平行两个凹槽，用于设置阀门。
8.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的普通玻璃(4)和镀膜玻璃(5)玻璃厚度为3～6mm。
9.根据权利要求1所述的具有通风功能相变节能窗，其特征在于：所述的相变层(7)内部填充相变材料石蜡(8)，相变材料石蜡(8)熔点范围在12℃～28℃。
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