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CN110566089A - 一种性能参数可调的节能外窗系统 - Google Patents

一种性能参数可调的节能外窗系统 Download PDF

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CN110566089A
CN110566089A CN201910901083.4A CN201910901083A CN110566089A CN 110566089 A CN110566089 A CN 110566089A CN 201910901083 A CN201910901083 A CN 201910901083A CN 110566089 A CN110566089 A CN 110566089A
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window frame
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范宏武
潘黎
聂悦
赵德印
徐强
杨建荣
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Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种性能参数可调的节能外窗系统，由外侧窗和内侧窗构成。所述外侧窗包括安装在外侧窗框内的上窗扇和下推拉窗扇，外侧窗框安装有半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘。所述内侧窗为内平开式，窗扇上安装有中空玻璃，中空玻璃的一个内侧面贴有低辐射玻璃膜。上述所有窗框及窗扇均采用多腔隔热铝合金型材制成，内侧窗框及窗扇内部填充由铝箔密封的相变储能材料。本发明通过外侧窗、半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘、低辐射玻璃膜和封装于内侧窗框及窗扇内的相变储能材料调节整个外窗系统的太阳得热系数、传热系数和工作温度区间，有效提升外窗系统整体的保温性能和隔热性能，全面提升外窗系统应对外界气候变化的能力。

Description

一种性能参数可调的节能外窗系统
技术领域
本发明涉及一种性能参数可调的节能外窗系统，属于建筑节能与绿色建筑技术领域。
背景技术
超低能耗建筑是建筑节能领域发展的必经之路。我国承诺并计划到2030年左右二氧化碳排放达到峰值，为实现这一宏伟目标，全国建筑节能工作正逐步向超低能耗、近零能耗和净零能耗建筑目标迈进。而要实现超低能耗建筑目标，建筑外窗的冬季保温性能和夏季隔热性能应大幅提升，这要求建筑外窗应具备良好的应对气候变化能力，即其性能参数应可调。
建筑外窗节能性能包括保温性能、隔热性能和通风性能，这些性能的好坏直接影响建筑室内的热舒适性和全年采暖通风空调能耗。我国有5个建筑气候热工分区，分别是严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区，不同的气候分区对建筑外窗的整体性能要求不同，严寒寒冷地区强调保温性能，夏热冬暖和温和地区重视隔热性能和通风性能，而夏热冬冷地区相对复杂，其不仅要求外窗应有良好的保温性能，还应具有良好的隔热性能和通风性能，因此建筑外窗的相关参数应具有良好的可调节性能。随着人们对高品质生活的不断追求，室内舒适性要求也越来越高，对建筑外窗性能的可调节性需求也将达到更高的要求。
目前，与外窗冬季保温性能密切相关的传热系数北方严寒地区一般控制在1.6W/(m2K)以下，寒冷地区要求在2.0W/(m2K)以下，夏热冬冷地区普遍在2.2W/(m2K)以下，夏热冬暖地区在3.0W/(m2K)，温和地区在3.2W/(m2K)。夏季的外窗遮阳系数主要用来降低空调能耗，因此在南方备受关注，如夏热冬冷地区要求在0.45以下，夏热冬暖地区在0.3以下，温和地区控制在0.4以下。但目前市场上的建筑外窗无法同时满足这些要求。
为了改善外窗系统的热工性能，目前外窗的窗框都采用多腔结构，采用金属型材的外窗也基本采用隔热型。但即便这样，外窗窗框仍然是目前建筑节能的薄弱环节，在寒冷北方冬季及极端气候下还存在一定的结露风险，对视野和室内环境产生负面的健康影响。
因此，针对目前建筑节能的超低能耗、近零能耗与净零能耗发展趋势，结合人们对美好生活追求带来的高品质需求，研究开发性能参数可调的建筑外窗系统，以改善现有建筑外窗的整体性能。
发明内容
针对上述需求，本发明所要解决的技术问题在于提供一种性能参数可调的节能外窗系统，能够改善外窗系统的整体性能，全面提升外窗系统应对外界气候变化的能力。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种性能参数可调的节能外窗系统，由外侧窗和内侧窗构成，所述外侧窗包括外侧窗框及安装在外侧窗框内的上窗扇和下推拉窗扇，上窗扇和下推拉窗扇各安装单层玻璃，外侧窗框面向内侧窗的一侧安装有半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘，
所述内侧窗为内平开式，它包括内侧窗框及安装在内侧窗框上的窗扇，所述窗扇上安装有中空玻璃，所述中空玻璃的一个内侧面贴有低辐射玻璃膜，
所述外侧窗框、内侧窗框、下推拉窗扇、上窗扇以及和窗扇均采用多腔隔热铝合金型材制成，内侧窗框及窗扇内部填充由铝箔密封的相变储能材料。
进一步，所述外侧窗框的两侧安装有槽形遮阳帘导轨，外侧窗框的顶部安装有卷帘轴，所述半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘通过卷帘轴安装在外侧窗框上，半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘的两侧位于槽形遮阳帘导轨内并可沿遮阳帘导轨上下移动。
进一步，所述卷帘轴为手动拉绳控制或由电机控制。
进一步，所述外侧窗与内侧窗之间的间距不小于7cm。
进一步，所述中空玻璃空气层厚度为9～15毫米，玻璃厚度为5～8毫米，所述低辐射玻璃膜贴在中空玻璃远离外侧窗一侧的内侧面上。
进一步，所述储能相变储能材料的相变温度范围为20～26℃。能够明显改善外窗系统内侧窗窗框的热工性能与运行工况点，避免传统外窗的窗框冷热辐射和结露冷凝对室内热舒适和卫生环境的不利影响，创造良好的高品质室内热舒适环境。
进一步，所述半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘为柔性材质，透过率为20～25％，输出电压12/24V，电路接线方式为水平式。非晶硅薄膜电池输出电能可直接为房间内LED照明灯具供电，解决因遮阳帘存在造成房间内部采光效果降低的问题，有效改善房间内采光环境，降低人工照明电耗。非晶硅薄膜电池遮阳卷帘若采用电机控制运行系统，半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘发出的电力可直接为电机系统提供电力，实现遮阳卷帘电力的自给自足。
进一步，所述遮阳帘导轨与外侧窗框内侧距离为10～15mm。
进一步，本发明的性能参数可调的节能外窗系统的传热系数在1.5～3.2W/(㎡.K)范围内可调，遮阳系数在0.2～0.8范围内可调，通风能力在0～30％范围内可调。具有很好地应对外界气候变化的能力。
综上，本发明公开的一种性能参数可调的节能外窗系统的性能参数调节方式为，通过外侧窗的半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘、内侧窗中低辐射玻璃膜和封装于内侧窗框和窗扇内的相变储能材料调节整个外窗系统的太阳得热系数，全面提升外窗系统整体的隔热性能；通过外侧窗、半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘、内侧窗及内侧窗框和窗扇内封装于铝箔的相变储能材料调节外窗系统的传热系数，有效提升外窗系统整体的保温性能；通过外侧窗和内侧窗的开启配合实现外窗系统通风能力的调节，通过半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘的太阳能发电功能可向建筑照明提供电力，从而改善外窗系统整体性能，全面提升外窗系统应对外界气候变化的能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明由内、外两层窗构成，灵活性好、操作方便、既适用于新建超低能耗建筑，也适合于既有建筑超低能耗节能改造。能够改善外窗系统的整体性能，全面提升外窗系统应对外界气候变化的能力
2、本发明的外侧窗由单层玻璃构成，成本低、重量轻、安装方便；外侧窗框内侧安装半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘，可在起到遮阳的同时，利用太阳能实施发电，有助于降低室内建筑空调能耗，并对室外热岛强度有明显的改善作用。
3、本发明的内侧窗由中空玻璃构成，并在内侧表面贴有低辐射膜。一方面夏季与外侧窗的半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘配合完成夏季遮阳，冬季应低辐射膜靠近建筑室内侧，能有效提高建筑外窗内侧的辐射温度，起到改善室内热舒适环境的作用。
4、本发明的内侧窗框与窗扇采用多腔体隔热铝合金型材，多腔体型材内部填充内嵌于铝箔的相变储能材料，相变材料温度区间为20～26℃。夏季白天可借助于相变材料的储热能力降低建筑外窗窗框及窗扇的工作温度，夜间当室外环境降低后，可通过通风方式将储存的热量散出室外，从而有效降低太阳能通过建筑外窗系统进入室内的能力，起到节能效果；冬季则借助于窗框和窗扇内的相变材料的储能作用，白天可吸收太阳热量提升建筑外窗的工作温度，夜间可进一步释放储存热到室内，从而减少了窗框和窗扇低于室内空气露点温度的可能性，避免了常规外窗室内侧的结露风险，提升了室内空气的健康品质。
5、本发明的外窗系统外侧窗框内侧安装有半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘，其一方面在配合完成夏季遮阳的同时，允许一部分太阳光进入室内，满足室内自然采光的需求；另一方面利用光电效应产生直流电，该直流电可直接为室内半导体LED灯具照明提供电力，弥补在遮阳帘工作时，因外窗综合透过率降低引起室内深处的光照效果降低，从而减少照明的常规用能需求，实现有效的节能。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的结构示意图。
图2为本发明一优选实施例中外侧窗的结构示意图。
图3为图2的侧视图。
图4为本发明一优选实施例中内侧窗的结构示意图。
图5为图4的侧视图。
图6为本发明一优选实施例中内侧窗框与外侧窗框的剖面示意图。
图7为本发明一优选实施例的使用状态图，图中，下推拉窗扇为打开状态。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
结合图1所示，一种性能参数可调的节能外窗系统，由外侧窗100和内侧窗200构成。结合图2、图3及图6，所述外侧窗100包括外侧窗框4及错位安装在外侧窗框4内的上窗扇2和下推拉窗扇1，上窗扇2和下推拉窗扇1各安装单层玻璃3，下推拉窗扇1可沿着外侧窗框4上下移动，外侧窗框4面向内侧窗的一侧安装有半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7。所述外侧窗框4、下推拉窗扇1、上窗扇2采用多腔隔热铝合金型材制成，隔热铝合金型材腔内填充空气12。内侧窗系统200与外侧窗系统100之间的净间距应不小于7厘米。
结合图4至图6，所述内侧窗200的开启方式为平开式，方向为内开。它包括内侧窗框8及安装在内侧窗框8上的窗扇11，所述窗扇11上安装有中空玻璃10。中空玻璃空气层厚度优选为9～15毫米，玻璃厚度为5～8毫米。所述中空玻璃10的一个内侧面贴有低辐射玻璃膜9，内侧窗框8及窗扇11采用多腔隔热铝合金型材制成，隔热胶条厚度不小于22毫米。内侧窗框8及窗扇11内部填充由铝箔密封嵌入20～26℃相变温度区间的相变储能材料13。能够明显改善外窗系统内侧窗窗框8的热工性能与运行工况点，避免传统外窗的窗框8的冷热辐射和结露冷凝对室内热舒适和卫生环境的不利影响，创造良好的高品质室内热舒适环境。
继续参考图2与图3，所述外侧窗框4的两侧安装有槽形遮阳帘导轨5，外侧窗框4的顶部安装有卷帘轴6，所述半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7通过卷帘轴6安装在外侧窗框4上，半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7的两侧位于遮阳帘导轨5内并可沿遮阳帘导轨5上下移动。所述遮阳帘导轨5与外侧窗框内侧距离优选为10～15mm。所述卷帘轴6可采用手动拉绳控制或由电机控制。
所述的半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7作为外侧窗的遮阳部件，采用柔性材质，可卷曲折叠，透过率为20～25％，非晶硅薄膜电池发电系统的输出电压确定为12/24V，输出电能可直接为房间内LED照明灯具供电，解决因遮阳帘存在造成房间内部采光效果降低的问题，有效改善房间内采光环境，降低人工照明电耗。非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7若采用电机控制运行系统，半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘发出的电力可直接为电机系统提供电力，实现遮阳卷帘电力的自给自足。
本发明公开的一种性能参数可调的节能外窗系统能耗很低，其传热系数可实现在1.5～3.2W/(m2K)范围内可调，遮阳系数在0.2～0.8范围内可调，通风能力在0～30％范围内可调，具有很好地应对外界气候变化的能力。
结合图7所示，本发明的性能参数调节方式为，通过外侧窗100的半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7、内侧窗200中的低辐射玻璃膜9和封装于内侧窗框8和窗扇11内的相变储能材料13调节整个外窗系统的太阳得热系数，全面提升外窗系统整体的隔热性能；通过外侧窗100、半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7、内侧窗200及内侧窗框8和窗扇11内封装于铝箔的相变储能材料13调节外窗系统的传热系数，有效提升外窗系统整体的保温性能；通过外侧窗100和内侧窗200的开启配合实现外窗系统通风能力的调节，通过半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘7的太阳能发电功能可向建筑照明提供电力，从而改善外窗系统整体性能，全面提升外窗系统应对外界气候变化的能力
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种性能参数可调的节能外窗系统，由外侧窗和内侧窗构成，其特征在于：
所述外侧窗包括外侧窗框及安装在外侧窗框内的上窗扇和下推拉窗扇，上窗扇和下推拉窗扇各安装单层玻璃，外侧窗框面向内侧窗的一侧安装有半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘，
所述内侧窗为内平开式，它包括内侧窗框及安装在内侧窗框上的窗扇，所述窗扇上安装有中空玻璃，所述中空玻璃的一个内侧面贴有低辐射玻璃膜，
所述外侧窗框、内侧窗框、下推拉窗扇、上窗扇以及和窗扇均采用多腔隔热铝合金型材制成，内侧窗框及窗扇内部填充由铝箔密封的相变储能材料。
2.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述外侧窗框的两侧安装有槽形遮阳帘导轨，外侧窗框的顶部安装有卷帘轴，所述半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘通过卷帘轴安装在外侧窗框上，半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘的两侧位于槽形遮阳帘导轨内并可沿遮阳帘导轨上下移动。
3.根据权利要求2所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述卷帘轴为手动拉绳控制或由电机控制。
4.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述外侧窗与内侧窗之间的间距不小于7cm。
5.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述中空玻璃空气层厚度为9～15毫米，玻璃厚度为5～8毫米，所述低辐射玻璃膜贴在中空玻璃远离外侧窗一侧的内侧面上。
6.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述储能相变储能材料的相变温度范围为20～26℃。
7.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述半透明非晶硅薄膜电池遮阳卷帘为柔性材质，透过率为20～25％，输出电压12/24V，电路接线方式为水平式。
8.根据权利要求1所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
所述遮阳帘导轨与外侧窗框内侧距离为10～15mm。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的性能参数可调的节能外窗系统，其特征在于：
传热系数在1.5～3.2W/(㎡.K)范围内可调，遮阳系数在0.2～0.8范围内可调，通风能力在0～30％范围内可调。
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