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夏季遮阳冬季取暖—至慧高效节能翻转门窗的设计开发

随着《中华人民共和国节约能源法》和《民用建筑节能条例》的贯彻落实,国内对建筑节能的要求不断提高,节能环保意识逐渐深入人心。注重建筑行业的绿色节能环保,有效实现建筑工程的生态效益,是新形势下国家以及全民对环境质量提出的更高要求。

一般建筑中通过门窗流失的能量基本在45%~50%左右,冬季门窗的散热量占据建筑耗能的37%,而夏季通过门窗进入室内的热量高达53%。目前市场上陆续推出并不断升级各种单一遮阳隔热的玻璃产品,其中不乏价格昂贵、采用电致变色的魔幻产品。这些产品基本能够不同程度地满足夏季遮阳隔热的要求。对于玻璃本身没有遮阳功能的门窗,有些还需要额外增加外遮阳或内遮阳,增加了建筑的成本,遮阳的同时也阻隔了可见光,既挡住了光线又挡住了窗外的风景。

研制的STG是一种的变色遮阳玻璃,它不需要电源和电控装置,而是的太阳光热自主变色。该产品使用至慧科技专利产品——的变色遮阳PVB胶膜STI生产夹胶玻璃,并与常规玻璃深加工配置如钢化、半钢化、中空、真空、Low-E等配套使用,组成一腔或多腔的中空或真空玻璃,为客户提供整套遮阳玻璃解决方案。

STI可的太阳光中85%左右的红外线及99.5%以上的紫外线,首先实现遮阳隔热功能。同时利用的的太阳光热产生变色,动态调节可见光透射比,减少强烈太阳光形成的炫目,可保证室内光线舒适。STG充分发挥STI的优势,并结合普通建筑玻璃的应用,让窗户实现遮阳、隔热、保温、通透、节能的效果,并避免了普通Low-E玻璃因反射太阳光而形成的光污染,也不需要其它内外遮阳设施。

STI动态调节可见光透过率,调节宽度STI-B1:约15个百分点;STI-B2:约27个百分点。这进一步提高了遮阳效果——遮阳系数降低约0.1

图1为STI-B1分别在25406080的可见光透过率光谱曲线。

图1

  图2为(6超白+0.76B1+6超白)STG-B1玻璃在2565时的光谱曲线。

图2

至慧玻璃优异的夏日遮阳网址已逐渐被国内外客户所认可,文阐述的新设计的翻转窗实现了至慧玻璃的另一个特性功能——冬季取暖。

1、设计思路:

在常规的STG玻璃应用中,为起到遮阳隔热的作用,STI夹胶层一般放在外面(如图3,单腔隔热),STI的的红外线热量会随空气流动而散发。Low-E和中空层对热量起到反射和阻隔作用,以减少能量向室内的辐射。

图3图4


对有更高要求的场合,可采用三玻两腔的玻璃结构(如图4),同时也可采用双Low-E结构,这样隔热效果会更好。

这种STG玻璃做成固定扇或开启扇,实现了夏季遮阳,不足之处是冬季在人们需要取暖、希望阳光能够进入室内的时候,它仍然是遮阳的。有太阳的时候,它的外层玻璃仍然是很热的,果把玻璃的吸热面翻转到室内,让STI的的热能向室内释放,则可以最大限度地利用太阳的能量达到冬季取暖的目的。

要将玻璃翻转过来,并保证无论冬季夏季都能正常使用,需要比较特殊的翻转窗。现有的各类翻转门窗产品,有的可以翻转到175°左右,主要目的是便于门窗清洁;有的因为结构方式的原因,难以彻底解决门窗密封问题。目前还没有一种门窗能够真正达到夏季遮阳隔热和冬季采光取暖一体化的效果。

至慧翻转窗的设计理念源自至慧玻璃,没有翻转窗,至慧玻璃只能实现夏日遮阳这一个优势。在不同的季节将玻璃翻转过来(如图5),可同时实现夏日遮阳和冬日取暖。尤其在部分夏季炎热、冬季寒冷又没有集中供暖的区域,至慧翻转窗可借助太阳的光热,在炎热的夏季为其呈现阴凉,并在寒冷的冬季为他们送去温暖。

图5

2、方案确定:

经过各种方案的设计和样品的对比试验,翻转窗最终选定了图6所示的中心旋转方式,并据此设计了铝型材和滑动密封结构(如图7)。

                                        图6                                                     图7

  出于安全考虑,经过试验在旋转轴上加装适当的阻尼器,可防止窗扇意外转动。为此设计的转轴安装结构(如图8),可将转轴和阻尼器结合到一起。

图8图9

密封结构的传动先后设计了电控传动方式(图9、齿轮齿条传动方式(图10)以及曲柄连杆传动方式(图11),并在设计之初考虑了上下滑块及滑块间的连杆可以共用。

图10图11

这样,翻转窗整体结构包括全新设计的断桥铝合金型材、固定安装的外框、安装在外框上可拆卸的窗扇、的变色玻璃、活动式隔热密封及锁止装置、电动或手动密封传动装置、转轴及阻尼装置等(如图12)全部设计完成。参照某设计院的建筑设计中固定扇的大小,目前翻转窗的设计尺寸W1230*H1450mm,可根据不同的设计尺寸进行修改。利用翻转窗替代目前建筑窗户中的固定扇,玻璃约有1.2平,夏季用来遮阳,冬季翻转过来,相当于室内放一个1.2平的暖气片。这样在冬季白天只要有太阳,至慧玻璃的的太阳热量就会一直向室内释放。晚上则可发挥其保温隔热网址。

图12

其中:1—外框,2—扇,3—密封胶条,4—密封托杆,5—外框转轴固定支架及阻尼装置,6—密封底座,7—密封传动装置,8—的变色遮阳玻璃,9—窗扇转轴固定支架

3、可选配置:

按照目前70mm铝合金的设计,至慧翻转窗可安装玻璃厚度最大为36mm

安装单腔玻璃最低配置厚度24.5mm4mm+STI0.76+4mm+12A+4mm)。

如果玻璃面积较大,可使用5mm厚的玻璃加单腔隔热,即玻璃总厚度约27.5mm(5mm+STI0.76+5mm+12A+5mm)

以上两种也可选择中空厚度16A

如果对隔热隔音要求较高,建议采用双腔玻璃配置,总厚度约为34.5mm4mm+STI0.76+4mm+9A+4mm+9A+4mm)。

以上均可根据客户要求,增加Low-E、真空、填充惰性气体等配置。

至慧翻转窗代替固定扇,可与目前最常用的平开内倒窗结合,产生多种组合方式,如1翻转+1平开内倒(图13),1翻转+2平开内倒(图14),2翻转+1平开内倒,2翻转+2平开内倒及并列多个翻转窗等等,分别适用于卧室、阳台、阳光房、写字楼等不同场合。平开内倒部分不能翻转,只实现变色遮阳和保温隔音效果。

图13图14

4、热工参数对比:

(为便于计算和比较,以下配置统一采用5mm玻璃)

从热工参数的对比中基本能看出的变色遮阳玻璃在夏天和冬天翻转前后遮阳及取暖效果的变化。


5、结论:

至慧翻转窗不管哪一面玻璃朝外,均可以根据实际环境需要,自主调节室内光线强度,保证室内光线充足而柔和。夏天时,将可感知气候变化的的变色遮阳玻璃置于室外,可将超过70%左右的太阳能阻止在室外,减少空调的使用。冬天时,通过门窗的翻转将可感知气候变化的的变色遮阳玻璃置于室内侧,可以的太阳能得热,将超过60%的太阳能转化为黑体辐射热释放于室内,充分利用太阳能达到取暖的目的,减少其它主动取暖能耗。自主性高、造价低、节能效率高、门窗翻转方便,并克服了传统内外遮阳影响视线的问题,把人们通过玻璃实现夏季遮阳和冬季取暖的愿望变成了现实。翻转窗的整体结构及专门设计各零部件已申请国家专利。


 谢心忠




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