專利名稱：一種節(jié)能清風窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到節(jié)能領(lǐng)域，特別涉及一種節(jié)能清風窗。
背景技術(shù)：
許多大型巴士、城市軌道或高鐵車廂的窗戶都是全封閉的，甚至一些大樓辦公室也是制成密封的。窗戶封閉的原因各有不同，高鐵、巴士高速行車時為防止乘客在車輛行駛中將頭、手伸出車外造成傷害，保證安全，長途行車又可防止開窗偷盜，并且行車管理方便；高層辦公樓為防止落物和人員危險而設計制造的。由于車廂和辦公樓窗戶的封閉，為保證其中人員能適宜地工作生活，必須安裝大功率的空調(diào)及通風設備，這些設備價格昂貴，能耗巨大，尤其車廂和辦公樓的窗戶使用單層普通玻璃，保溫效果不良，造成能源巨大浪費。據(jù)統(tǒng)計，住宅建筑的圍護能耗約占空調(diào)能耗65% — 75%，而窗戶能耗約占冷暖空調(diào)能耗的40%左右。相比墻體，窗有較高的傳熱系數(shù)，對能耗有較大的影響。在夏季太陽輻射透過玻璃窗入室，增加制冷空調(diào)能耗。在沒有遮陽措施的建筑條件下，太陽輻射造成的門窗能耗占建筑能耗的50%左右。在冬天，因傳統(tǒng)的窗體構(gòu)造無法合理儲蓄用能，加之人們生活中必需的門窗開閉，導致能量外逸。一般來說，住宅窗戶高傳熱系數(shù)導致的能耗約占窗戶能耗的45— 50%，而太陽輻射對能耗的影響約占30%，其余20— 25%是由門窗啟閉和泄漏導致的。一些寫字樓的玻璃幕墻或巴士窗戶貼有防輻射膜或直接使用防輻Iow-E玻璃等措施。但這些材料在夏天可以抵御太陽的輻射，保持房屋內(nèi)的適宜溫度，降低空調(diào)機的耗電。但在冬天也同時阻擋了太陽的熱量，不能充分利用太陽的熱能，使得空調(diào)機仍然消耗較多的電力。所以這些節(jié)能材料并不是特別的理想。目前對于密封的車廂房屋，人們更關(guān)心的是如何保持內(nèi)部的空氣新鮮。長時間密封的空調(diào)大巴，空氣渾濁，乘客越來越關(guān)心車內(nèi)空氣是否被污染，又要空氣新鮮又要保持大巴內(nèi)溫度，通風與節(jié)能始終是人們在該設計領(lǐng)域難以解決的矛盾。科學家發(fā)現(xiàn)二氧化釩有一種神奇的效果二氧化釩具有導體-絕緣體轉(zhuǎn)變特性，是一種熱致變色材料，它可隨環(huán)境溫度變化而自主調(diào)節(jié)紅外光波透射率，在常溫下它有兩種晶相結(jié)構(gòu)。二氧化釩材料在相對低的溫度下作為絕緣體時，呈現(xiàn)為單斜晶相結(jié)構(gòu)，可透過紅外光，在較高溫時，轉(zhuǎn)變成導體體，呈現(xiàn)四方晶系結(jié)構(gòu)，可以阻礙2500K-3000K的紅外光透過，而另一種晶相結(jié)構(gòu)則相反，可透過紅外光。兩種晶相結(jié)構(gòu)可隨溫度的改變而相互轉(zhuǎn)換，純二氧化釩的相變溫度為68°C。相變前后二氧化釩光學性能有較大的變化，低溫態(tài)時相變前對紅外線透過率大；相變后高溫態(tài)時紅外線透過率小。就是說這種材料在68°C以上阻礙紅外光，在68°C以下透過紅外光，利用這一特點，在聚丙希薄膜基體上沉積二氧化釩薄膜，可實現(xiàn)對汽車、建筑物、航天器等室內(nèi)溫度的自動調(diào)節(jié)，從而達到對太陽光能智能化利用。人體較適宜的溫度在室溫25°C，為了使它適宜自動地為人們服務，其相變溫度必須調(diào)控降低至室溫附近，現(xiàn)在人們已經(jīng)找到了降低相變溫度的方法，摻雜高價導體離子如W6+，Nb5+和Mo5+可降低相變溫度，其中鎢摻雜對于相變溫度的降低效率最好，通過控制合適的摻雜比例，VO2的相變度可以降到室溫。根據(jù)硅酸鹽研究所研究報告二氧化釩粉體，摻入鎢鹽，可使二氧化釩的導體半導體相變溫度可通過摻鎢降低至室溫25°c或更低。相變后，紅外線幾乎全部被吸收；在可見光區(qū)，透過率幾乎不隨溫度發(fā)生變化；而在紅外光區(qū)，其光學性質(zhì)發(fā)生很大變化，低于相變溫度，紅外光可以高度透過，而高于相變溫度，材料可阻隔紅外光透過。因此，二氧化釩是一種智能控溫的理想材料。通常在應用于節(jié)能領(lǐng)域，需要制備二氧化釩的薄膜或者涂層。薄膜的制備方法一般有兩類，一類是基于氣相蒸鍍的方法，如濺射、脈沖激光外延、空氣壓化學氣相沉積等，濺射包括磁控濺射、反應濺射、離子輔助濺射等，靶材可以是導體釩、VO2或者釩的其他氧化物，依據(jù)原料不同沉積條件如基板溫度、氣氛等不同。另一類是基于化學溶液處理的方法，即采用調(diào)制釩的前驅(qū)物溶液，然后化學鍍膜。(旋涂法或提拉法)，最后加熱結(jié)晶來制備VO2薄膜。化學氣相沉積(CVD)也是一種氣相沉積方法，但原料的選擇有一定的限制。最近，大氣CVD沉積法制備VO2的研究很受注目，主要優(yōu)勢在于原料易得便宜、不需要真空裝置、沉積速度快和易于與現(xiàn)存的浮法玻璃生產(chǎn)工藝相結(jié)合等?；瘜W溶液法由于采用釩的可溶鹽溶液，原料便宜、制備工藝參數(shù)較少、可以實現(xiàn)大面積制備而成為產(chǎn)業(yè)化首選的制備方法，是目前為止在報道中最常見到的VO2薄膜的制備方法。因此，本實用新型提供一種表面設置有二氧化釩膜的節(jié)能清風窗，以解決上述現(xiàn)有存在的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種節(jié)能清風窗，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，解決窗戶開閉時能耗的問題和室內(nèi)環(huán)境清新的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種節(jié)能清風窗，其特征在于，包括設置在兩墻體之間中空的上邊窗框和下邊窗框，所述上邊窗框和下邊窗框之間配合設置有外層靠室外的外玻璃和內(nèi)層靠室內(nèi)的內(nèi)玻璃，所述外玻璃朝室外的一側(cè)設置二氧化鑰J莫，所述外玻璃與內(nèi)玻璃之間有的中間間隙，所述上邊窗框與下邊窗框的中空孔連通中間間隙；所述下邊窗框朝室外一側(cè)設置有空氣入口，所述上邊窗框朝室內(nèi)一側(cè)設置有出口，所述出口處設置有用以調(diào)節(jié)該出口出風量大小的閥門。在本實用新型的一個實施例中，所述下邊窗框朝室外一側(cè)的空氣入口處外側(cè)設置有防蟲網(wǎng)，所述下邊窗框朝室外一側(cè)的空氣入口處內(nèi)側(cè)設置有空氣過濾片。在本實用新型的一個實施例中，所述過濾片為M2. 5-M10過濾片。在本實用新型的一個實施例中，所述空氣入口處設置有與室外連通的排水管。本實用新型的一種節(jié)能清風窗，讓空氣通過兩中空的上邊窗框和下邊窗框，并經(jīng)過中間間隙，即使室內(nèi)空氣的到對流，保持室內(nèi)環(huán)境的清新，將二氧化釩膜設置在外玻璃上，能夠控制室內(nèi)的溫度，有效的防止了能耗，結(jié)構(gòu)簡單，十分實用，實現(xiàn)本實用新型的目的。本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。
圖1為本實用新型的一種節(jié)能清風窗的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的一種節(jié)能清風窗的工作(室外溫度小于25°C)原理圖；圖3為本實用新型的一種節(jié)能清風窗的工作(室外溫度大于25°C)原理圖；圖4為兩種通風方式不同的玻璃窗；圖5為溫度隨風速變化表；圖6為玻璃窗進口風速與溫度的變化；圖7為溫度隨時間變化表；圖8為溫度隨時間變化曲線。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本實用新型。如圖1所示，本實用新型的一種節(jié)能清風窗，包括設置在兩墻體10之間中空的上邊窗框20和下邊窗框30,上邊窗框20和下邊窗框30之間配合設置有外層靠室外的外玻璃50和內(nèi)層靠室內(nèi)的內(nèi)玻璃40,所述外玻璃50朝室外的一側(cè)設置二氧化鑰J莫60,所述上邊窗框20朝室內(nèi)一側(cè)的出口處22設置有閥門21。上邊窗框20安裝一個閥門21，當冬天天氣特別寒冷，而室內(nèi)空氣良好時可以關(guān)閉。在本實用新型中，所述外玻璃50與內(nèi)玻璃40之間有的中間間隙70，所述上邊窗框20與下邊窗框30的中空孔連通中間間隙70。上邊窗框20也是制作中空與室內(nèi)連通，外界新鮮空氣通過過濾經(jīng)由兩塊玻璃中間間隙70，緩緩流入室內(nèi)，同時外界新鮮空氣在夾縫中流動時，緩慢到室內(nèi)溫度而在流入屋內(nèi)時不致擾動室內(nèi)溫度。在本實用新型的一個實施例中，所述下邊窗框30朝室外一側(cè)的空氣入口處32外側(cè)設置有防蟲網(wǎng)33，所述下邊窗框30朝室外一側(cè)的空氣入口處32內(nèi)側(cè)設置有空氣過濾片31?？諝馊肟谔庂N有空氣過濾材料及防蟲網(wǎng)，根據(jù)需要可選擇M2. 5-M10過濾片，保證進入空氣的清潔。在本實用新型的一個實施例中，所述下邊窗框空氣入口處32設置有與室外連通的排水管34。考慮到雨水滲入及結(jié)露下方安裝有排水口。如圖2和圖3所示，天氣寒冷時，外界溫度低于25°C (這片二氧化釩薄膜設計相變溫度為25°C )，薄膜涂的二氧化釩呈現(xiàn)為單斜晶相結(jié)構(gòu)，可透過太陽紅外光及熱輻射，給室內(nèi)加溫，節(jié)省空調(diào)機用電。如室內(nèi)空氣不好，可打開可調(diào)氣門，讓室外空氣緩緩經(jīng)由窗間空隙流入，同時由內(nèi)壁玻璃來預熱外界空氣，使進入的冷氣變熱，不至于擾動室內(nèi)溫度。冬天特寒冷時可關(guān)閉。夏天時，外界溫度高于25°C，薄膜涂的二氧化釩轉(zhuǎn)變成金屬體，呈現(xiàn)四方晶系結(jié)構(gòu)，可以阻礙2500K-3000K的紅外光及熱輻射透過，減少太陽的熱量侵入，同樣節(jié)省空調(diào)機用電。如室內(nèi)空氣不好，也可打開可調(diào)氣門，讓室外空氣緩緩經(jīng)由窗間空隙流入，同時由內(nèi)壁玻璃來預冷外界空氣，使進入的熱氣變冷，不至于擾動室內(nèi)溫度。當室內(nèi)空氣良好時可關(guān)閉。室內(nèi)外空氣交換溫度流失及節(jié)能保溫分析[0032]對于密封的車廂或辦公室，人們更關(guān)心的是如何保持車(室)內(nèi)的空氣新鮮。尤其是長時間坐在密封的空調(diào)大巴，或者工作在高檔玻璃幕墻封閉的寫字樓，時常空氣混濁，室內(nèi)空氣容易交互污染。所以必須采取新通風措施，而新風通風措施的加強，勢必是引起房內(nèi)溫度流失，造成空機電力的浪費。如果把引入的新鮮空氣通過預加溫(或預冷卻)的方法，使之流入的空氣溫度與室內(nèi)的溫度接近一致，房間內(nèi)部溫度擾動將會減小，甚至忽略。因此該設計的窗子采用雙層玻璃安裝，雙玻璃夾層空氣緩流來達到預加溫(或預冷卻)。清風保溫實驗JiSAB兩種形式的雙層玻璃窗，如圖4分別安裝在兩個保溫房內(nèi)，兩窗都有相同大小的通風孔，但區(qū)別于A外界空氣從窗中直接進入室內(nèi)，B外界空氣從窗玻璃夾層中進入室內(nèi)，AB 二窗表面積相等。通風面積Sa=Sb ;空氣流速Va=Vb ;Tal及Tbl為窗內(nèi)表面溫度，Ta2及Tb2為窗內(nèi)距進風口 5cmm處溫度節(jié)點。冬天時，當Sa=Sb=O通風口關(guān)閉，Va=Vb=O,兩窗內(nèi)表面溫度Tal=Tbl，Ta2及Tb2忽略，溫度流失相等。當Sa及Sb通風口開啟，假設空氣流速Va=Vb, A窗Tal相當于通風口關(guān)閉狀態(tài)，而Ta2溫度等同外界溫度，B窗由于玻璃夾層空氣流動，內(nèi)窗熱量被交換，內(nèi)窗表面溫度降低Tbl < Tal,表面溫度流失B窗> A窗，而Tb2溫度因外界空氣已被預熱，Tb2 < Ta2，風口處溫度流失B窗< A窗。從實驗中可以發(fā)現(xiàn)，通風口 S開啟時，無論V大小，溫度Tb2始終> Ta2，進風口溫度流失B窗永遠< A窗，如圖5所示的數(shù)據(jù)可以充分驗證這點。關(guān)鍵在于內(nèi)窗表面溫度Tal、Tbl影響，說明是否B窗比A窗溫度損耗小。通過試驗可知,Va對Ta2的溫度影響較小,而Vb的流速對Tbl的溫度影響較大，圖5是實測風速V對泡沫房內(nèi)溫度的影響值(測量條件狀態(tài))，二個保溫箱置屋內(nèi)，電風扇離開保溫箱距離及風扇擋速控制風速；箱內(nèi)溫度用電吹風加熱至25°C。試驗時間為冬天12月，外界溫度5°C)。圖6為A，B窗進口風速與溫度的比較圖，由于B窗Tbl溫度為梯度呈現(xiàn)，故取上下兩端平均值。上表數(shù)據(jù)做Excel表比較,可明顯看到V=0, Tal+Ta2=Tbl+Tb2,風速低時，Tal+Ta2的下降率明顯大于Tbl+Tb2，在V=O. 2-0. 6時，差為14. 2, M V=2. 2，差為9. 5，說明風速提高，Tal+Ta2開始接近Tbl+Tb2，這個趨勢是當V增大時B窗受到的溫度流失將和A窗一樣。通常來講V小于O. 6，對于室內(nèi)空氣的更新已是足夠了，而此時的溫度損失遠遠小于A窗。綜上，B窗(夾層緩流形式)在滿足通風的前提下，比A窗(直接通風形式)保溫效果更好。同樣模擬夏天溫度，B窗溫度損失始終小于A窗，可得出相同結(jié)論。智能節(jié)能實驗用泡沫塑料制作二個小保溫房，一個小房貼有二氧化釩鍍層的玻璃窗(試驗中二氧化釩鍍層貼玻璃外面)，另一個小屋裝有普通玻璃窗，小屋中間分別插入點溫儀的k型溫度探頭，前側(cè)安裝紅外鹵素燈(300w)，模仿太陽的輻射，用冰袋從兩小房后開口放入，觀測溫度計讀數(shù)，當小房內(nèi)環(huán)境溫度接近0°C點時，取出冰袋，撳下秒表計時，同時點亮鹵素燈，每隔O. 5分鐘記錄兩小房的溫度值如圖7 :(環(huán)境溫度為5°C，二氧化釩膜的相變溫度為25 30°C)，作出保溫房內(nèi)溫度隨時間變化曲線，如圖8 ;由上面兩根曲線顯示，O到1. 5分鐘時，即1°C到約25°C時，兩根曲線的斜率一樣，升溫速度一致，說明“普通”組的小房與“V02”組的小房受熱一樣，獲得了相同的太陽輻射，即在冬天時，“ V02”組的小房不會阻礙太陽的熱量。當時間超過I分鐘時，兩根曲線開始分開，數(shù)據(jù)顯示“普通”組的房升溫超過“V02”組的小房，說明“V02”組的小房開始抵御太陽的輻射阻止溫度的上升，當時間進行到2. 5分鐘時，“普通”組的小房溫度35. 6°C、“V02”組的小房27. 8°C，兩小房溫差已7. 8°C，如果是我們所居住的房子處在“普通”組的小房狀態(tài)，家中的空調(diào)機已是最大負荷了，而此時“V02”組的小房中27. 8°C，還是適宜溫度。不用開空調(diào)，在夏天時，說明“V02”組的小屋具有良好的節(jié)能效果。當時間超過2. 5分鐘時，兩小房的升溫速度又接近一致，緩慢上升，“普通”組的小房溫度35. 6°C 47. 4°C、“V02”組的小房27. 8°C 35. 2°C，溫差7. 8°C 12. 2°C，兩根曲線的斜率接近一樣，這是因為兩小房的保溫效果不好，隨著時間的延長，周邊熱量的進入而引起熱飽和，但是“V02”組的小房的升溫速度還是低于“普通”組，說明“V02”組的小房具有抵御太陽熱量的能力。防噪音測定把NDlO聲階儀各置于小房內(nèi)，正面一組音響喇叭音量放到90db，測量小房內(nèi)噪音約60db。通過試驗，證明了本實用新型的一種節(jié)能清風窗具有智能節(jié)能保溫的效果，又具有保持新鮮空氣、防噪音的功能，解決了通風與節(jié)能之間的矛盾。據(jù)硅酸鹽研究所透露，現(xiàn)在已和有關(guān)工廠合作，開始大批量生產(chǎn)這種二氧化釩薄膜，并且完全可以低成本地生產(chǎn)以滿足各行各業(yè)的需求。此外，本實用新型的一種節(jié)能清風窗成本低廉，框架體積較小，適用于大型巴士、城市地鐵或高鐵車廂，一些場合可以取代價格高昂新風系統(tǒng)，節(jié)約能源的同時又節(jié)約設備的開支。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種節(jié)能清風窗，其特征在于，包括設置在兩墻體之間中空的上邊窗框和下邊窗框，所述上邊窗框和下邊窗框之間配合設置有外層靠室外的外玻璃和內(nèi)層靠室內(nèi)的內(nèi)玻璃，所述外玻璃朝室外的一側(cè)設置二氧化鑰;膜，所述外玻璃與內(nèi)玻璃之間有的中間間隙，所述上邊窗框與下邊窗框的中空孔連通中間間隙；所述下邊窗框朝室外一側(cè)設置有空氣入口，所述上邊窗框朝室內(nèi)一側(cè)設置有出口，所述出口處設置有用以調(diào)節(jié)該出口出風量大小的閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能清風窗，其特征在于，所述下邊窗框朝室外一側(cè)的空氣入口處外側(cè)設置有防蟲網(wǎng)，所述下邊窗框朝室外一側(cè)的空氣入口處內(nèi)側(cè)設置有空氣過濾片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種節(jié)能清風窗，其特征在于，所述過濾片為M2.5-M10過濾片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種節(jié)能清風窗，其特征在于，所述空氣入口處設置有與室外連通的排水管。
專利摘要本實用新型的目的在于提供一種節(jié)能清風窗，包括設置在兩墻體之間中空的上邊窗框和下邊窗框，所述上邊窗框和下邊窗框之間配合設置有外層靠室外的外玻璃和內(nèi)層靠室內(nèi)的內(nèi)玻璃，所述外玻璃朝室外的一側(cè)設置二氧化釩膜，所述外玻璃與內(nèi)玻璃之間有中間間隙，上邊窗框與下邊窗框的中空孔連通中間間隙；所述下邊窗框朝室外一側(cè)設置有空氣入口，所述上邊窗框朝室內(nèi)一側(cè)設置有出口，所述出口處設置有閥門；讓空氣通過兩中空的上邊窗框和下邊窗框，并經(jīng)過中間間隙，使室內(nèi)空氣得到對流，保持室內(nèi)環(huán)境的清新，而且將二氧化釩膜設置在外玻璃上，能夠控制室內(nèi)的溫度，有效的防止了能耗，結(jié)構(gòu)簡單，十分實用，實現(xiàn)本實用新型的目的。
文檔編號B32B17/06GK202850808SQ201220303669
公開日2013年4月3日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者顧晏愷 申請人:上海市建青實驗學校