一种三层玻璃结构的复合式温控幕墙及其控温方法技术

本发明专利技术公开了一种三层玻璃结构的复合式温控幕墙及其控温方法。本发明专利技术中的内侧玻璃幕墙、外侧玻璃幕墙的上端和下端均装有百叶窗格栅风口组件；内侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的内侧夹层换热通道；外侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的外侧夹层换热通道；在中间隔断层玻璃幕墙上均布有半导体热电温控单元；所述的环境监测系统由多个温度传感器组成，为单片机控制模块中的温度读取模块提供目标环境的实时温度监测数据；所述的半导体热电温控单元受控于单片机控制模块。本发明专利技术不仅能在不同季节充分发挥自然通风技术和半导体温控技术的双重热交换作用，还等效于为建筑穿上了一件可呼吸且冷暖可调的绿色空调外衣。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。本专利技术中的内侧玻璃幕墙、外侧玻璃幕墙的上端和下端均装有百叶窗格栅风口组件；内侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的内侧夹层换热通道；外侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的外侧夹层换热通道；在中间隔断层玻璃幕墙上均布有半导体热电温控单元；所述的环境监测系统由多个温度传感器组成，为单片机控制模块中的温度读取模块提供目标环境的实时温度监测数据；所述的半导体热电温控单元受控于单片机控制模块。本专利技术不仅能在不同季节充分发挥自然通风技术和半导体温控技术的双重热交换作用，还等效于为建筑穿上了一件可呼吸且冷暖可调的绿色空调外衣。【专利说明】
本专利技术涉及房屋建筑外围护结构使用的一种三层玻璃结构的新型幕墙，具体涉及一种由两个独立空气夹层通道构成、且其内外夹层分别依靠两类热交换温控技术而使幕墙系统实现随季节自主调温的幕墙结构及其复合式温控方法。
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对办公场所的舒适性要求也不断提高。如何在满足舒适性的基础上，尽量降低空调系统的运行成本，一直是困扰着建筑行业的严峻问题。调差显示:公共场所的冷源提供仍广泛使用集中式空调满负荷运行，造成能源的大量浪费；另外，尽管市场上已开始利用呼吸式通风幕墙替代传统窗户作为围护结构，也的确能通过自然通风的被动式散热方式带走一定量的太阳辐射热，但通风效果受到环境、建筑尺寸因素的限制，实际带走热量有限。 与传统制冷方式相比，半导体制冷有优点也有不足。首先，半导体制冷器件是一种全固体能量转换装置。它无需制冷剂，并在直流电流驱动下利用帕尔帖效应实现吸热和释热，因而不存在制冷剂的排放和泄漏问题，对环境零污染。其次，半导体制冷系统没有压缩机、水泵等机械运动部件，不会产生较大的噪音，拥有较高的运行可靠性。同时，半导体制冷片本身结构紧凑，非常方便进行小型化、集成化的设计、制造和加工，所以半导体制冷设备通常趋于小型化和微型化，尤其适合满足局限空间或者特殊制冷环境的需要。此外，半导体制冷片的热惯性小，通上电流后数秒即可快速实现制冷或制热。据相关实验表明:当单片半导体制冷器提供的制冷量小于1W时，是理想且经济的制冷方式，其制冷性能与其他传统制冷方式基本持平。因此，从技术可行性和节能减排效果来看，选择将半导体温控技术推广应用于玻璃幕墙中而实现其夹层温度随季节变化自主控温，具有广阔的经济市场潜力。 依据我国国情来看，能源问题不容乐观，因此，积极开展光伏建筑一体化技术的推广应用具有前景可观的市场价值。当围护结构与光伏发电组件集成化后，即可使建筑物具有建筑外围护所必需的性能和独特的装饰功，同时还能利用太阳能资源产生电能，充分体现了发展循环经济和可持续建筑理念的市场潮流趋势。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:本专利技术提供的适用于建筑外围护结构的智能温控型玻璃幕墙，包括(I)三层玻璃结构的幕墙封装单元，其特征在于，由3层玻璃构成2个彼此独立的夹层风道，并依靠单片机驱动电机带动内、外侧玻璃上的百叶窗格栅风门开闭，以分别实现在夏季和过渡季节工况下外侧风道的外循环通风以及在冬季工况下内侧风道的内循环通风；另外，如果外侧玻璃替换为内置有光伏发电组件的薄膜式光伏玻璃，则不仅能作为建筑的外围护结构还能为上述温控系统的电气控制元件提供日常用电；(2)具有制冷/制热双工况的半导体热电温控模块，其特征在于，阵列布置于幕墙的中间隔断层的铝质连接框架上(可充当半导体模块的散热或释冷热沉)，并通过制冷和制热工况的切换，分别对内侧夹层风道中的空气进行预冷或预热处理，进而使幕墙整体实现主动隔热或保温功能；(3)单片机控制模块，其特征在于，通过对目标环境温度的实时监测，分别实现内、外侧风门开(闭)和半导体模块冷(热)工作模式切换的并行驱动；(4)环境监测系统，其特征在于，由温度传感器组成，为单片机中的温度读取模块提供目标环境的实时温度监测数据。 上述技术方案中，针对季节不同，本专利技术的智能温控型幕墙能执行三种驱动策略。 驱动策略一:当温度传感器探测到环境温度在5°C _28°C范围时(即春秋过渡季节工况)，仅在外侧夹层风道实现外循环式通风模式。此时，单片机仅驱动外侧玻璃幕墙的上下端风门开启(此时半导体温控模块不启动)，在烟囱效应作用下利用外侧夹层风道的外循环通风方式减少太阳辐射通过窗户侧传递到室内房间的热量，而内侧封闭风道内的空气起到了隔热作用，从而在一定程度上减少空调系统的供冷时段。 驱动策略二:当探测到环境温度高于28°C时(即夏季工况)，实现外侧夹层风道外循环通风和半导体热电温控片对内侧夹层空间封闭制冷。此时，单片机驱动外侧玻璃幕墙的上下端风门开启+半导体模块的制冷模式并行运行，此时不仅依靠外侧夹层风道中的外循环通风带走大部分太阳辐射热，还通过半导体模块对内侧夹层风道内的空气制冷，以进一步抵消窗户侧引起的室内空调冷负荷需求，从而在一定程度上减少室内建筑空调系统运行的实际供冷能耗。 驱动策略三:当环境温度低于5°C时(即冬季工况)，实现外侧夹层风道封闭保温和内侧夹层风道的内循环通风。此时，单片机驱动外侧玻璃幕墙的上下端风门关闭+内侧玻璃幕墙的上下端风门开启+半导体模块的制热模式并行运行，此时外侧夹层风道内的空气在温室效应作用下起保温作用，而内侧风道内的空气被半导体热端加热后再经过内循环带入室内环境，以进一步抵消由窗户侧引起的室内空调热负荷需求，在一定程度上减少了室内建筑空调系统运行的实际供热能耗。 上述技术方案中，分别在两个夹层通道的靠下端位置处，各布置有一块多孔导流板(总计两块)，以保证两个夹层通道内的循环空气在导流板的均流作用下均匀扩散，从而进一步保证了幕墙夹层内空气温度的均匀分布，避免了局部位置空气滞留引起的热聚集。 本专利技术不仅能在不同季节充分发挥自然通风技术和半导体温控技术的双重热交换作用，还等效于为建筑穿上了一件可呼吸且冷暖可调的绿色空调外衣，有望能在一定程度上缓解大面积布置玻璃幕墙引发的空调能耗问题。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的幕墙封装结构示意图；图2为本专利技术的过渡季节工况实例与工作示意图；图3为本专利技术夏季工况实例与工作示意图；图4为本专利技术冬季工况实例与工作示意图； 其中:1、内侧玻璃幕墙(普通单层钢化玻璃)；2、中间隔断层玻璃幕墙(普通单层钢化玻璃);3、外侧玻璃幕墙(普通单层钢化玻璃或光伏薄膜玻璃);4、内侧玻璃百叶窗风门；5、外侧玻璃百叶窗风门；6、具有制冷/制热双工况的半导体热电温控模块；7、多孔导流板；8、单片机控制模块。 【具体实施方式】 参见图1所示，本实施例包括三层玻璃幕墙(即内侧玻璃幕墙1、中间隔断层玻璃幕墙2和外侧玻璃幕墙3)、百叶窗格栅风口组件(包括内侧玻璃百叶窗风门4、外侧玻璃百叶窗风门5)、具有制冷和制热双工况的半导体热电温控单元6、环境监测系统、单片机控制模块8等部件构成的玻璃幕墙结构体系，其特征在于:借助三层玻璃封装形成的两个独立夹层换热通道，充分发挥自然通风技术和半导体温控技术的双重热交换作用。安装时，紧邻室外环境的外侧玻璃还可根据区域气候特点和成本控制情况选择使用普通玻璃或光伏玻璃。另外该分别在两个夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三层玻璃结构的复合式温控幕墙，包括内侧玻璃幕墙、中间隔断层玻璃幕墙、外侧玻璃幕墙、百叶窗格栅风口组件、具有制冷和制热双工况的半导体热电温控单元、环境监测系统、单片机控制模块，其特征在于：内侧玻璃幕墙的上端和下端均装有百叶窗格栅风口组件，外侧玻璃幕墙的上端和下端也均装有百叶窗格栅风口组件；内侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的内侧夹层换热通道；外侧玻璃幕墙与中间隔断层玻璃幕墙之间形成独立的外侧夹层换热通道；在所述的中间隔断层玻璃幕墙上均布有半导体热电温控单元；所述的环境监测系统由多个温度传感器组成，为单片机控制模块中的温度读取模块提供目标环境的实时温度监测数据；所述的半导体热电温控单元受控于单片机控制模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛佳妮，江述帆，彭程宇，郑亚男，李长虹，方奇，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33