一种高效单向光热传递的智能玻璃系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效单向光热传递的智能玻璃系统，包括太阳光高效吸收功能层、设置在所述太阳光高效吸收功能层一侧的黑体辐射强反射功能层、设置在所述黑体辐射强反射功能层背对太阳光高效吸收功能层一侧的至少一个太阳光透射层，所述黑体辐射强反射功能层与太阳光透射层之间的区域，以及在太阳光透射层为多个时，两相邻太阳光透射层之间的区域，均为密闭中空或真空的热对流抑制层。

【技术实现步骤摘要】
一种高效单向光热传递的智能玻璃系统
本专利技术属于高效可控利用太阳能建筑节能领域，涉及一种的光热单向传递的智能玻璃体系。
技术介绍
节能与环保是新世纪的全人类主题。建筑行业能耗在2006年占一次能源的26％，这一数字预计到2020年上升到30％以上。在炎热和潮湿地区，建筑能耗的消耗更为显著，约占国家电力总量的1/3到1/2。住宅年单位建筑面积的电耗为10-20kwh，而公共建筑的电耗则高得多，单位建筑面积全年用电最高可以超过350kwh。建筑能耗有60％是通过玻璃门窗散失。太阳光主要由200-380纳米的紫外线，380-780纳米的可见光，以及780-2500纳米的近红外线构成。其中，紫外线占据了太阳能整体能量的3％，可见光占据了整体能量的50％，近红外线占据了太阳能整体的47％。太阳光辐射到地区表面被物体吸收，转化为黑体辐射热能。自然界中有两种基本的热能辐射，分为太阳辐射和远红外热辐射。据透过玻璃传递的能量公式：Q＝630*Sc+U*(T内－T外)，[Q——透过玻璃传递的热量；Sc——遮蔽系数，反映对阳光的遮蔽效果；U——传热系数，与测试条件有关，W/㎡*K；]。Sc的数值越大，表明透过玻璃进入室内的太阳辐射越多，反之越小；U代表了导热系数，导热系数越大表明，透过玻璃的黑体辐射热量交换就越小。建筑节能要求的不断提高，要求通过玻璃交换的黑体辐射热越少越好，也就是U值或K值越低越好。正因为这样的要求，人们专利技术了Low-E玻璃，中空玻璃，真空玻璃，甚至三玻两腔，四玻三腔的真空或中空玻璃。而对于玻璃的遮比系数Sc值而言，代表了进入室内太阳能的多少，也就是得热多少；以及可见光的多少，也就是光线的明暗。显然，一年分为春、夏、秋、冬；一日分为，早、中、晚，不同时期人们有对太阳能的需求和可见光的需求是不同的。在冬天，人们需要更多的太阳能进入室内，夏天人们尽量阻止太阳能热量进入室内；在早上或晚上，人们需要更多的可见光进入室内，室内明亮，在中午，阳光直射玻璃表面时，更多的可见光进入室内，会产生炫光，使人们不舒服，因此需要减少可见光进入室内。显然，节能舒适的要求，人们希望能够根据气候变化，也就是光线、温度变化调节玻璃光透率。研究表明，在夏天当玻璃的遮阳系数由0.8降低到0.4时，建筑整体制冷电费可以降低50％，冬天，当玻璃的遮阳系数由0.4提高到0.8时，取暖能量也会降低50％以上。可见，适时改变玻璃的遮阳系数对于节能舒适是多么重要。然而，目前市场上的绝大多数的门窗玻璃的遮阳系数固定不变的。为了达到节能舒适，调节玻璃Sc值人们往往是依靠外遮阳和内遮阳设施实现。内遮阳能够降低炫光，阻挡阳光特别是近红外线辐照人体，提高舒适感。但是太阳能已经通过玻璃进入室内，室内温度并不能降低，因此节能。外遮阳可以阻止太阳能进入室内，然而，外遮阳设施造价高，破坏建筑外立面美观，落灰难清理，使用寿命有限，安装困难及安全系数不高等问题大大限制了外遮阳设施的使用和发展。低辐射Low-E玻璃在近些年来建筑玻璃市场发挥越来越大的作用。近些年快速发展的双银或三银Low-E玻璃还对800-2500纳米的近红外线具有较高的反射能力，因此其遮蔽系数可以达到0.4甚至到0.2。然而，Low-E玻璃的遮蔽系数始终保持固定值，在夏天的时候太阳能得热值较低，利于节能；但是，到了冬天，太阳能的得热低，不利于节能及舒适。研究表明，在夏天当玻璃的遮阳系数由0.8降低到0.4时，建筑整体制冷电费可以降低50％，冬天，当玻璃的遮阳系数由0.4提高到0.8时，取暖能量也会降低50％以上。因此开发不依赖外遮阳设施，能够根据环境变化幅度在0.8-0.2之间变化的门窗体系，对于建筑节能具有极为特殊的意义。特别是通过玻璃的特定组合，可以达到太阳能转化为太阳热，并实现太阳热单向辐射的目的。因此开发一种可以翻转180度门窗用的光热单向传递的玻璃系统对于建筑节能意义重大。目前还没有能够实现门窗翻转后的光热单向传递且具有良好隔热性能的门窗。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种能够在实现夏季屏蔽黑体辐射热的同时，实现冬季有效利用太阳光产生的黑体辐射热向室内辐射传递，节能高效、绿色环保的高效单向光热传递的智能玻璃系统。技术方案：本专利技术的高效单向光热传递的智能玻璃系统，包括太阳光高效吸收功能层、设置在所述太阳光高效吸收功能层一侧的黑体辐射强反射功能层、设置在所述黑体辐射强反射功能层背对太阳光高效吸收功能层一侧的至少一个太阳光透射层，所述黑体辐射强反射功能层与太阳光透射层之间的区域，以及在太阳光透射层为多个时，两相邻太阳光透射层之间的区域，均为密闭中空或真空的热对流抑制层，所述太阳光高效吸收功能层为对太阳光中紫外线吸收率大于或等于99％，对太阳光中的近红外线吸收率大于或等于95％的玻璃，所述黑体辐射强反射功能层为对太阳光透过率大于或等于85％，对黑体辐射热反射率大于或等于95％的玻璃或镀膜玻璃。进一步的，本专利技术系统中，紫外线的波长为300—380纳米，所述近红外线的波长为760-2500纳米，所述黑体辐射强反射功能层对300-2500纳米波长的太阳光透过率大于或等于85％，所述黑体辐射热的波长为3-100微米。进一步的，本专利技术系统中，热对流抑制层的中空空腔中填充有氩气、氪气或氙气。进一步的，本专利技术系统中，镀膜玻璃是由超白玻璃在背对太阳光高效吸收功能层的一面镀一层或多层以下材料的镀膜得到：铝掺杂的氧化锌、三氟化铝掺杂的氧化锌、锡掺杂氧化铟或氟掺杂的氧化锡。进一步的，本专利技术系统中，黑体辐射强反射功能层的每层镀膜厚度在100-1000纳米。进一步的，本专利技术系统中，太阳光透射层为超白玻璃或光透率大于92％的片材，所述片材由聚对苯二甲酸脂、聚碳酸酯或聚丙烯酸脂制成。进一步的，本专利技术系统中，太阳光透射层的材质、结构和功能与黑体辐射强反射功能层相同，即也是对太阳光透过率大于或等于85％，对黑体辐射热反射率大于或等于95％的玻璃或镀膜玻璃。进一步的，本专利技术系统中，高效太阳光吸收功能层是具有红外线、紫外线、可见光吸收能力的吸热玻璃，或者是吸热夹胶胶片与浮法玻璃制备的夹胶玻璃。进一步的，本专利技术系统中，吸热夹胶胶片是由0.2-5质量份的近红外纳米吸收材料、30-60份的成膜树脂、10-25份的增塑剂通过流延挤出设备制备的中间夹层膜材料；所述近红外纳米吸收材料为氧化钨、钨酸钠、钨酸钾、钨酸铯、掺锑二氧化锡、掺铟二氧化锡、五氧化二钒、掺杂钨的五氧化二钒、氧化钇、氧化锌、氧化铬、氧化铈、二氧化钛纳米粒子的一种或多种混合；所述成膜树脂为聚乙烯醇缩丁醛或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或三甘醇二异辛酸酯。进一步的，本专利技术系统中，吸热夹胶胶片为以下方法制备的温致变色吸热夹胶胶片：0.1-2质量份的过渡金属离子、0.2-10质量份的显色配体、0.2-5质量份的隐色配体、30-60质量份的成膜树脂、10-25质量份的增塑剂通过流延挤出设备制备；所述过渡金属离子为Fe(II)、Co(II)、Cu(II)、Ni(II)或Mn(II)过渡金属离子；所述显色配体为卤化物、N(R)3、P(R)3、N+(R)3R1X-、P+(R)3R1X-、咪唑类化合物、噻吩类化合物、吡啶类化合物、嘌呤类化合物、呋喃类化合物、噻啉类化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，该系统包括太阳光高效吸收功能层(1)、设置在所述太阳光高效吸收功能层(1)一侧的黑体辐射强反射功能层(3)、设置在所述黑体辐射强反射功能层(3)背对太阳光高效吸收功能层(1)一侧的至少一个太阳光透射层(4)，所述黑体辐射强反射功能层(3)与太阳光透射层(4)之间的区域，以及在太阳光透射层(4)为多个时，两相邻太阳光透射层(4)之间的区域，均为密闭中空或真空的热对流抑制层(2)，所述太阳光高效吸收功能层(1)为对太阳光中紫外线吸收率大于或等于99％，对太阳光中的近红外线吸收率大于或等于95％的玻璃，所述黑体辐射强反射功能层(3)为对太阳光透过率大于或等于85％，对黑体辐射热反射率大于或等于95％的玻璃或镀膜玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，该系统包括太阳光高效吸收功能层(1)、设置在所述太阳光高效吸收功能层(1)一侧的黑体辐射强反射功能层(3)、设置在所述黑体辐射强反射功能层(3)背对太阳光高效吸收功能层(1)一侧的至少一个太阳光透射层(4)，所述黑体辐射强反射功能层(3)与太阳光透射层(4)之间的区域，以及在太阳光透射层(4)为多个时，两相邻太阳光透射层(4)之间的区域，均为密闭中空或真空的热对流抑制层(2)，所述太阳光高效吸收功能层(1)为对太阳光中紫外线吸收率大于或等于99％，对太阳光中的近红外线吸收率大于或等于95％的玻璃，所述黑体辐射强反射功能层(3)为对太阳光透过率大于或等于85％，对黑体辐射热反射率大于或等于95％的玻璃或镀膜玻璃。2.根据权利要求1所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述紫外线的波长为300—380纳米，所述近红外线的波长为760-2500纳米，所述黑体辐射强反射功能层(3)对300-2500纳米波长的太阳光透过率大于或等于85％，所述黑体辐射热的波长为3-100微米。3.根据权利要求1所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述热对流抑制层(2)的中空空腔中填充有氩气、氪气或氙气。4.根据权利要求1所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述镀膜玻璃是由超白玻璃在背对太阳光高效吸收功能层(1)的一面镀一层或多层以下材料的镀膜得到：铝掺杂的氧化锌、三氟化铝掺杂的氧化锌、锡掺杂氧化铟或氟掺杂的氧化锡。5.根据权利要求4所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述黑体辐射强反射功能层(3)的每层镀膜厚度在100-1000纳米。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述太阳光透射层(4)为超白玻璃或光透率大于92％的片材，所述片材由聚对苯二甲酸脂、聚碳酸酯或聚丙烯酸脂制成。7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的高效单向光热传递的智能玻璃系统，其特征在于，所述太阳光透射层(4)的材质、结构和功能与黑体辐射强反射功能层(3)相同，即也...

【专利技术属性】
技术研发人员：付国东，
申请(专利权)人：南京睿爻新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32