專利名稱：阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬新型建筑材料，特別是阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻。
背景技術(shù)：
調(diào)查表明，空調(diào)系統(tǒng)的能耗己經(jīng)上升到建筑物運(yùn)行能耗的40。/。 60%[李蘇瀧，朱孟標(biāo)，張國(guó)強(qiáng)等，中央空調(diào)水系統(tǒng)改造中的幾個(gè)問題，自動(dòng)化博覽、2003，5:53- 55]，[李崢嶸，湯澤，變水量系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用，上海節(jié)能，2006， 9]o
過去幾年里，每年新建房屋的建筑面積都超過io億m2[莊貴陽，低碳經(jīng)濟(jì)
氣候變化下中國(guó)的發(fā)展之路M，氣象出版社，北京，2007， P45]，其中公共建筑約3億ltf，公共建筑使用中的能耗已經(jīng)占全社會(huì)總能耗的l/4強(qiáng)，僅占總建筑的4%的公共建筑卻耗能占20%以上，是住宅的10 20倍。調(diào)査表明；公共建筑的能耗是民用建筑的10倍以上。目前，全國(guó)有3億Hf新竣工公共建筑面積，如果節(jié)能達(dá)到50%，那么一年1ltf就節(jié)約30KG標(biāo)煤，則全國(guó)新增公共面積就節(jié)約900萬噸標(biāo)煤，如果現(xiàn)有的45億nf公共建筑面積都按照5096的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)改造的話，那么總節(jié)能潛力是1.35億噸標(biāo)煤[莊貴陽，低碳經(jīng)濟(jì)氣候變化下中國(guó)的發(fā)展之路M，氣象出版社，北京，2007， P45]，[張坤民，低碳經(jīng)濟(jì)論，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社M， P435]。公共建筑耗能突出的原因是為了所謂美化城市大量采用玻璃，玻璃作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，是傳統(tǒng)墻體熱損失5 6倍，其能耗約占整個(gè)建筑能耗的40%左右，幕墻與節(jié)能的原則難相吻合[高堃，玻璃幕墻的遮陽節(jié)能技術(shù)，設(shè)計(jì)研究，2005， 6]。數(shù)據(jù)說明墻體的傳
熱系數(shù)K-0.52,而采用雙層玻璃的窗戶傳熱系數(shù)K-2.5,后者是前者的4.8倍，這不僅浪費(fèi)大量的能源，而且給居住者帶來極不舒適的感覺[趙在春,幕墻保溫與節(jié)能分析,房材應(yīng)用,2005,33(2)]。
為了改善玻璃的輻射熱，許多玻璃采用了鍍膜玻璃，這些鍍有鈦、鋅、鉻、錫、鋁、銦、鉭、鉬、鈷、鋯、銀、金、鉑、鎳鉻合金的玻璃在陽光的照射下，形成非常強(qiáng)烈的光反射，造成光污染，光污染又稱"噪光"，是指建筑物墻體采用的鍍膜玻璃對(duì)照射在其表面上的光產(chǎn)生的反射眩光對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生的有害影響。國(guó)際上一般將光污染分為三類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染，墻體玻璃產(chǎn)生的主要是白亮污染，其危險(xiǎn)隱患有-
3眼睛殺手__高層建筑上的鍍膜玻璃，其反射率為15%~38%刺眼的光束足以破壞人視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到不同程度的損害，造成視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率增高。
惡化居住環(huán)境---玻璃幕墻的反射光給附近居民住宅帶來干擾，受光污染
影響的居民身心受到很大損害，如精神壓抑、心情煩躁、視力下降、產(chǎn)生頭昏目眩、失眠、心悸、食欲下降以及情緒低落等類似神經(jīng)衰弱的癥狀，使人的正常生理及心理發(fā)生變化，長(zhǎng)期下去會(huì)誘發(fā)某些疾病，夏日玻璃幕墻將陽光反射到居室中，強(qiáng)烈的刺目光線破壞室內(nèi)原有的良好氛圍也使室內(nèi)氣溫平均升高VC 6'C，容易加劇家用電器和家具的老化。
城市熱島效應(yīng)一一豪華氣派的高層建筑玻璃所造成的光污染也對(duì)城市的氣候產(chǎn)生了潛移默化的影響。光彩照人的建筑玻璃將熱量反射到四周，加劇了城市的熱島現(xiàn)象。據(jù)深圳市氣象臺(tái)的資料顯示，深圳市的年平均溫度10年來提高了整整2'C，相當(dāng)于把整個(gè)城市南移了 300公里，其中就有建筑大面積采用玻璃形成所謂的玻璃熱島效應(yīng)的作用。放射性污染一_有些鍍膜玻璃，如茶色的)含有一定的金屬鈷成分，鈷是放射性元素，在陽光照射下更容易使人受到放射性污染，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞人體的造血功能。
建筑節(jié)能是創(chuàng)造資源節(jié)約型建筑和建筑要可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，是以為居住者創(chuàng)造衛(wèi)生、文明、舒適的居住環(huán)境為前提，房地產(chǎn)開發(fā)商和設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位都是在共同創(chuàng)造衛(wèi)生、文明、舒適的人居環(huán)境，應(yīng)該以人為本，從性價(jià)比等因素綜合考慮，慎重地選擇民用建筑外墻的材料。
國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在70年代末就已經(jīng)開始了建筑節(jié)能的工作，他們強(qiáng)制建筑業(yè)在新建建筑中執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并因此取得了巨大的成效，整個(gè)國(guó)家的建筑能耗大幅度下降。如丹麥1985年比1972年采暖面積增加了30%，但采暖建筑能耗卻減少了318萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。采暖能耗占全國(guó)總能耗的比重，也由39%下降為28%,美國(guó)自從制定第一部節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)至今天。僅佛羅里達(dá)州在電力和天然氣能源上就節(jié)約了158億美元，預(yù)計(jì)到2011年，在此基礎(chǔ)上又會(huì)節(jié)約430億美元。由此可見，國(guó)外的建筑節(jié)能法規(guī)30年來取得了多么顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[王素霞，國(guó)外建筑節(jié)能與保溫材料一瞥，建筑與發(fā)展導(dǎo)向，2005, 5]。
北京的建筑節(jié)能要達(dá)到65%，那么窗的K值必須要達(dá)到2.8W/(m2 K)，根據(jù)法國(guó)圣戈班公司的資料，單片玻璃30年的使用壽命，每平 米玻璃窗的能耗
4真安呼吁墻材革新建筑節(jié)能與建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，墻材的創(chuàng)新主要發(fā)展保溫隔熱材料[顧真安，墻體革新，建筑節(jié)能之基礎(chǔ)，墻體革新與建筑節(jié)能，2006， l]。
鍍膜玻璃是現(xiàn)代技術(shù)的產(chǎn)物，是城巿建設(shè)的美化飾品，城市建設(shè)在現(xiàn)代文明進(jìn)程中， 一方面追求城市的現(xiàn)代化景觀，另一方面又積極創(chuàng)導(dǎo)節(jié)能減排，在針對(duì)以現(xiàn)代化景觀為最高目標(biāo)還是以建筑節(jié)能為最高目標(biāo)出現(xiàn)矛盾時(shí)，事實(shí)證明，節(jié)能目標(biāo)總是服從現(xiàn)代化景觀為最高目標(biāo)。
鍍膜玻璃在夏季對(duì)陽光的反射，確是起到一定減少熱輻射引起的室內(nèi)溫升的作用，但是，在冬季，人們對(duì)陽光的采暖需求是十分重要的，我國(guó)自古以來都有選取座南朝北的建筑方位，其目的就是為了冬季利用陽光采暖，現(xiàn)代建筑大規(guī)模采用鍍膜玻璃，冬季陽光采暖時(shí)天然能源的利用就越少，顯然，這也是一種浪費(fèi)，也是一種人造耗能工程。
為了克服鍍膜玻璃的缺陷，科學(xué)家尋求一種夏季阻隔陽光，冬季利用陽光的新技術(shù)，希望通過溫度的變化而調(diào)節(jié)陽光的通過過量，所謂熱色調(diào)光玻璃，熱色調(diào)光玻璃工作原理有多種方式，這些玻璃主要依靠沉積在玻璃上的納米薄膜，在某些物理因素(如光、電或熱等)的激發(fā)下使薄膜的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能輻照的調(diào)節(jié)。
薄膜光學(xué)性質(zhì)的改變通稱為變色。變色效應(yīng)可分為電致變色(電色)、熱致變色(熱色)、氣致變色(氣色)、以及光致變色(光色)等?；谶@些變色效應(yīng)的智能玻璃均可不同程度地實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光調(diào)節(jié),但各有利弊。其中，熱色玻璃相對(duì)具有一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是，它可以通過環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的進(jìn)光量(或得熱率)，不需耗費(fèi)額外的能源或氣體。在這層意義上，熱色玻璃更適合在建筑物上大規(guī)模使用。熱色玻璃工作原理不同其材質(zhì)類型也不同，熱色玻璃是在玻璃上涂敷一層熱色材料，它可隨著環(huán)境溫度的改變實(shí)現(xiàn)玻璃透光率的調(diào)節(jié)。熱色材料通常都存在一個(gè)相變溫度，在相變溫度之上或之下，材料表現(xiàn)出不同的光學(xué)性質(zhì)。熱色材料的種類雖然較多，但在建筑節(jié)能中獲得應(yīng)用，相變溫度要求在室溫附近(28 'C左右)，因而可供選擇的范圍并不大?，F(xiàn)有可用的材料有幾種類型熱光聚合物. ReactFunctPolym，2002, 53 (1) : 19-27].[L IU Y Y, FAN X D. Synthesis and characterization of pH andTemperature - sensitive hydrogel of N - isop ropylacrylamide / cyclodextrin basedcopolymer [J]. Polymer, 2002, 43 ( 18 ): 4997 - 5003]，手性劑添加型液晶[何云富,徐剛，朱俊，陳德明，王春平等，V02熱色智能玻璃研究進(jìn)展，微納電子技術(shù)第45巻第7期2008年7]，以及無機(jī)熱色薄膜二氧化釩(V02 )，均屬熱致變色材料。前兩者在低溫下呈透明狀，高溫下呈渾濁狀，與電色液晶玻璃類似。它們所形成熱色玻璃具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但高溫下玻璃呈渾濁狀，影響視覺。而無機(jī)熱色薄膜V02的特點(diǎn)是，相變前后光學(xué)性能的改變主要發(fā)生在紅外區(qū)域(波長(zhǎng)入> 1 000nm)，在可見光區(qū)域變化很小，對(duì)視覺不會(huì)造成影響。因此,V02薄膜作為制備熱色玻璃材料應(yīng)用于建筑更具優(yōu)勢(shì)，但是，目前V02薄膜仍然處于實(shí)驗(yàn)階段，大規(guī)模應(yīng)用到建筑工程中還具有一段距離。發(fā)明任務(wù)
為了克服城市越發(fā)展，鍍膜玻璃采用就越多，鍍膜玻璃采用越多，能耗就越大，光污染越就突出的問題，鍍膜玻璃采用越多，冬季陽光采暖時(shí)天然能源的利用就越少的問題，為了克服城市越發(fā)展，與節(jié)能減排的政策相孛的問題越突出的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻，本技術(shù)方案是，提供一種在冬季可以充分利用陽光天然能源采暖，夏季可以阻隔陽光的熱輻射，同時(shí)還可以
滿足現(xiàn)代城市設(shè)計(jì)美學(xué)的要求，又改善由于大量采用鍍膜玻璃形成光污染的效應(yīng)。本發(fā)明阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻是利用鍍膜玻璃與聚合物復(fù)合玻璃或手性劑添加型液晶玻璃組合制造窗戶及幕墻，這種窗戶及幕墻，夏季鍍膜玻璃與聚合物復(fù)合玻璃、手性劑添加型液晶玻璃同時(shí)阻隔太陽光的熱輻射，冬季聚合物復(fù)合玻璃、手性劑添加型液晶玻璃可以象普通玻璃樣透過太陽光的紅外能量獲得采暖的效果，由于聚合物復(fù)合玻璃、手性劑添加型液晶玻璃在夏季處于不透明狀態(tài)，使室內(nèi)與室外產(chǎn)生明顯的封閉效應(yīng)，造成空間壓抑，本發(fā)明采用了兩片或多片聚合物復(fù)合玻璃、手性劑添加型液晶玻璃之間設(shè)置一片鍍膜玻璃，它相當(dāng)于在不透明玻璃之間開一個(gè)窗戶，即使在夏季聚合物復(fù)合玻璃、手性劑添加型液晶玻璃處于不透明狀態(tài)，仍然有一個(gè)可以與室外可視的窗戶，這樣就消除了室內(nèi)與室外產(chǎn)生封閉效應(yīng)造成壓抑的不適感。
所述的鍍膜玻璃是，在透明玻璃或著色玻璃基片的一個(gè)表面鍍膜層，膜層材質(zhì)是金屬氧化膜或金屬氮化膜，也可以是金屬硫化膜，這些金屬氧化物或金屬氮化
6膜，金屬硫化膜可以以下金屬氧化物或氮化、硫化物之一鈦、鋅、鉻、錫、鋁、 銦、鉭、鉬、鈷、鋯、銀、金、鉑、鎳鉻合金，也可以是兩種金屬以上的多層鍍 膜?；虿捎脦埵凵唐峰兡げＡ?，如山東金晶科技股份有限公司和蘇州華東鍍膜玻 璃有限公司產(chǎn)品。
所述的聚合物復(fù)合玻璃，聚合物復(fù)合玻璃是采用聚吡咯及聚吡咯的衍生物。 所述的手性劑添加型液晶玻璃是兩層玻璃之間涂有聚乙烯醇、(一)l， 2—(二 4'-丙基-(4-環(huán)已基-4-苯甲?；?)丙二醇酯，(一)1， 2_ (二 4' -丙基-(4 -環(huán)乙基-4 -苯甲?；?)-2 -苯基-乙二醇酯、4 -戊基聯(lián)苯氰和 4-庚基聯(lián)苯氰、可聚合單體1，4(二4， _ (6-丙烯酰氧基-l-已氧基) -苯 甲?；?-2 -甲苯酚酯，光引發(fā)劑:安息香異丙醚、二苯甲酮。也可以采用商品手 性劑添加型液晶玻璃(如北京偉豪智能玻璃有限公司產(chǎn)品、南京智顯科技有限公 司產(chǎn)品)
實(shí)現(xiàn)發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明方案的阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶，采用手性劑添加型液晶玻璃在窗框 結(jié)構(gòu)固定，縱列的手性劑添加型液晶玻璃兩列之間插入一列鍍膜玻璃。夏季陽光 照射溫度升高至3CTC，手性劑添加型液晶玻璃發(fā)生相變形成不透明狀態(tài)阻熱， 鍍膜玻璃以直接反射方式阻熱，有效的減少了夏季陽光熱量進(jìn)入室內(nèi)造成空調(diào)的 熱負(fù)荷增加，此時(shí)，手性劑添加型液晶玻璃發(fā)生相變形成不透明狀態(tài)，造成了視 覺上的不舒適效應(yīng)，但是，兩列不透明手性劑添加型液晶玻璃之間的鍍膜玻璃保 持透明，可以克服室內(nèi)與室外因不透明狀態(tài)的玻璃產(chǎn)生封閉效應(yīng)，造成壓抑不適 感。在冬季，兩列手性劑添加型液晶玻璃保持透明狀態(tài)，陽光的熱量可以完全通 過，雖然兩列手性劑添加型液晶玻璃之間的鍍膜玻璃處于對(duì)熱輻射的反射狀態(tài)， 但是，手性劑添加型液晶玻璃仍然保留2/3的窗戶可以利用陽光采暖。
本發(fā)明方案的阻熱采暖冬夏兩用智能幕墻，采用手性劑添加型液晶玻璃在幕墻 底框結(jié)構(gòu)固定，縱列的手性劑添加型液晶玻璃兩列之間，插入一列鍍膜玻璃。根 據(jù)室內(nèi)空間要求不同，還可以縱列的手性劑添加型液晶玻璃三列之間或兩列之間 插入一列鍍膜玻璃。 本發(fā)明的積極意義
阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻提供了 一種建筑節(jié)能新技術(shù)方案，在有效保 持城市建筑追求美觀要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了冬夏采暖阻熱雙向節(jié)能作用，手性劑添加型液晶玻璃不同于鍍膜玻璃那樣的光反射，通過采用兩種不同反射特點(diǎn)的材料，
有效克服了單一采用鍍膜玻璃形成的反射眩光對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生的有害影響。阻
熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻在有效實(shí)現(xiàn)夏季阻熱節(jié)能同時(shí)，克服了單一采用
手性劑添加型液晶玻璃作為整體窗戶或幕墻形成不透明的封閉感，造成空間壓
抑，改善了使用者的順應(yīng)性，有利于這一節(jié)能技術(shù)的推廣。


圖1是本發(fā)明方案的阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶示意圖； 圖2是本發(fā)明方案的阻熱采暖冬夏兩用智能幕墻示意圖； 圖3是圖2的俯視圖1中，手性劑添加型液晶玻璃1、鍍膜玻璃2、窗框3; 圖2、圖3中，手性劑添加型液晶玻璃1、鍍膜玻璃2、底框3; 具體實(shí)施例
參照?qǐng)D1阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶，兩列手性劑添加型液晶玻璃1之間是鍍 膜玻璃2，由窗框3固定。
參照?qǐng)D2阻熱采暖冬夏兩用智能幕墻，兩側(cè)兩列手性劑添加型液晶玻璃1之間 是鍍膜玻璃2由底框3固定。
根據(jù)圖2阻熱采暖冬夏兩用智能幕墻，鍍膜玻璃2的兩側(cè)手性劑添加型液晶玻 璃1有3列和4列由底框3固定。
權(quán)利要求
1、阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶，由手性劑添加型液晶玻璃1、鍍膜玻璃2、窗框3組成，其特征是兩側(cè)兩列手性劑添加型液晶玻璃1之間是鍍膜玻璃2由底框3固定。
2、 阻熱采暖冬夏兩用智能幕墻，由鍍膜玻璃2、手性劑添加型液晶玻璃1、底 框3組成，其特征是鍍膜玻璃2的兩側(cè)是手性劑添加型液晶玻璃1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻熱采暖冬夏兩用智能窗戶及幕墻，由手性劑添加型液晶玻璃、鍍膜玻璃、窗框或底框組成，夏季陽光照射溫度升高至30℃，手性劑添加型液晶玻璃發(fā)生相變形成不透明狀態(tài)阻熱，在冬季，液晶玻璃保持透明狀態(tài)，陽光的熱量可以完全通過，通過采用兩種不同反射特點(diǎn)的材料，有效克服了單一采用鍍膜玻璃形成的反射眩光對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生的有害影響。改善了使用者的順應(yīng)性，有利于節(jié)能方針政策的推廣落實(shí)。
文檔編號(hào)E06B9/24GK101676512SQ20081016623
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者鄧昌滬 申請(qǐng)人:趙 寬;鄧昌滬