一种内置空腔分区冷却的节能窗的制作方法

1.本实用新型属于建筑节能技术领域，具体涉及一种内置空腔分区冷却的节能窗。


背景技术：

2.随着社会经济的快速发展，人们的能耗需求日益增加，从而温室气体排放增加，全球气温上升，节能减排刻不容缓。国际能源署(iea)的相关数据显示：我国的建筑能耗占比超过20％，空调能耗是建筑能耗大户，减少建筑空调能耗是节能减排中的重要工作。
3.建筑外窗是建筑围护结构中传热薄弱的部分，夏季太阳辐射热量可以直接透过外窗进入室内，同时建筑外窗热阻较小，室外热量容易通过外窗进入室内。建筑外窗的热量较高，是空调能耗高的原因之一，因此降低建筑外窗的热量是减少空调能耗的重要途经之一。
4.双层中空玻璃窗是一种易于制作和使用的建筑外窗，相比传统单层玻璃外窗，其增加了窗户的热阻，隔音性能。双层中空玻璃窗空腔中可以放内置遮阳百叶，减少太阳辐射直接透射进入室内的热量。
5.现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：
6.双层中空玻璃窗空腔中的遮阳百叶会吸收太阳辐射，温度升高，从而成为新的热源，同时空腔空气会吸收热量传向室内。
7.低品位冷源种类较多，比如通过直接蒸发冷却或间接蒸发冷却的冷却水，通过土壤换热器得到的冷却水，井水，河水，湖水等，这些冷源相比于高品位人工冷源更易获得，需要的成本更低。利用这些低品位冷源对于降低建筑空调能耗有显著的意义。
8.申请号为“201821974886.x”的中国实用新型专利提出了一种内置百叶的双层中空玻璃，该专利解决的是双层中空玻璃内置百叶的安装和拆除不便的问题。从减少建筑空调能耗的角度，该中空玻璃的百叶会吸收太阳辐射成为新的热源，空腔被加热，热量大部分进入室内，该专利并没有减少双层中空玻璃进入室内传热量，没有节能的效果。
9.申请号为“201710366970.7”的中国发明专利提出了一种双层中空节能玻璃，该专利在双层玻璃空腔中填充惰性气体，增加了玻璃整体热阻，减少了室内外温差传热，有一定的节能效果，但是该玻璃对太阳辐射透射热量没有减弱，并且，玻璃空腔中的惰性气体存在泄露问题，随着使用时长增加，该玻璃的热阻会降低，传热性能降低。


技术实现要素：

10.针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本实用新型提供了一种内置空腔分区冷却的节能窗，可以降低夏季建筑外窗室内的传热量，降低空调负荷；同时可以利用高温冷却水等低品位冷源，为低品位冷源应用提供技术支撑。
11.为此，本实用新型采用了以下技术方案：
12.一种内置空腔分区冷却的节能窗，包括外层玻璃、遮阳装置、中间分隔层、内层玻璃以及冷却管束；所述外层玻璃位于节能窗的外侧，所述内层玻璃位于节能窗的内侧，所述中间分隔层位于外层玻璃和内层玻璃之间；外层玻璃和中间分隔层之间形成外侧空腔，内
层玻璃和中间分隔层之间形成内侧空腔；所述中间分隔层的上下部位分别开有孔隙，用于连通内侧空腔和外侧空腔；所述遮阳装置内置于外侧空腔中，所述冷却管束内置于内侧空腔的上部；冷却管束外接冷却水系统。
13.进一步地，所述冷却水系统包括水泵、冷源；所述冷却管束的最下方管束的高度位置不低于内侧空腔高度的三分之二。
14.优选地，所述冷却管束包括多根冷却水管，其排列方式包括单列或多列。当排列为多列时，其排列方式可以是顺排或叉排。所述冷却管束的连接方式为串联或并联。
15.优选地，所述冷却管束的连接方式为串联时，冷却水进口在下部，冷却水出口在上部，形成逆流布置。
16.优选地，所述冷却管束采用光滑管或肋片管。所述冷却管束的材料采用金属或导热性能较好的非金属。冷却管束采取软管连接或者金属焊接的连接方式。
17.优选地，所述冷却管束采用肋片管时，肋片形式为直肋或环肋。
18.优选地，所述孔隙为圆形孔隙或长条形孔隙。
19.优选地，所述遮阳装置包括但不限于百叶或布帘。
20.优选地，所述冷源包括高温机械冷源、蒸发冷却水、地埋管换热水。
21.优选地，所述外层玻璃为单层玻璃或多层玻璃，所述中间分隔层采用透明塑料薄膜或者玻璃，所述孔隙设在中间分隔层上或者设在中间分隔层上下部的窗框中，所述内层玻璃采用玻璃或透明塑料薄膜。内层玻璃可以在对应冷却管束高度以上区域采用非透明低导热材料。
22.本实用新型的节能原理为：
23.所述内置遮阳装置吸收的太阳辐射热和室外与外侧空腔的温差传热将外侧空腔中的空气加热，所述冷却管束在内侧空腔上部将空气冷却，在重力场作用下，内外侧空腔中的冷热空气形成自然循环流动。所述分隔层将空腔中的热空气和冷空气隔离，冷空气直接与内层玻璃相接触，有效降低从窗户传向室内的热量，减少空调冷负荷。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
25.(1)遮阳装置减少太阳辐射直接透射进入室内的热量，同时也可以避免阳光对电子屏幕等的眩光影响。
26.(2)中间透明分隔层，将空腔被冷却空气和被加热空气分隔开，被冷却空气位于内侧空腔，可以降低内层玻璃表面温度，降低窗户传入室内热量，减少空调冷负荷。
27.(3)冷却管束位于空腔上部高温区域，可以利用温度较高的低品位高温冷却水来进行冷却，提升可利用高温冷却水的种类范围和使用时长。
28.(4)该实用新型结构布置下使得冷却管束附近的自然对流换热加强，提升冷却效率，减少换热面积，节省冷却管束使用材料。
29.(5)本实用新型既可应用于新型窗体，也适合对既有建筑的外窗进行节能改造。
附图说明
30.图1为本实用新型所提供的一种内置空腔分区冷却的节能窗的结构示意图。
31.图2为用于建筑外窗改造的内置空腔分区冷却节能窗的结构示意图。
32.图3为中间透明分隔层开圆形孔隙的结构示意图。
33.图4为中间透明分隔层开长条形孔隙的结构示意图。
34.图5为窗框开孔隙的结构示意图。
35.图6为冷却管束多列叉排布置的示意图。
36.图7为冷却管束串联连接的示意图。
37.图8为冷却管束并联连接的示意图。
38.图9为冷却管束加装直肋片的示意图。
39.图10为冷却管束加装环形肋片的示意图。
40.附图标记说明：1、外层玻璃；2、外侧空腔；3、遮阳装置；4、中间分隔层；5、孔隙；6、窗框；7、内侧空腔；8、内层玻璃；9、冷却管束；10、冷却水出口；11、水泵；12、冷源；13、冷却水进口；14、连接黏合剂；15、窗框孔隙；16、冷却管；17、直肋片；18、环形肋片；19、连接管；20、分水总管；21、集水总管；22、圆形孔隙；23、长条形孔隙；24、既有建筑外窗玻璃。
具体实施方式
41.下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
42.图1为本实用新型应用于新型窗体时的结构示意图。一种内置空腔分区冷却的节能窗，包含外层玻璃1、遮阳装置3、中间分隔层4、冷却管束9和内层玻璃8。外层玻璃1和中间分隔层4形成外侧空腔2，内层玻璃8和中间分隔层4形成内侧空腔7；中间分隔层4上下部位分别开有孔隙5，连通内外空腔；遮阳装置3内置于外侧空腔2中，冷却管束9内置于内侧空腔7的上部，高度不低于窗体高度的三分之二。冷却管的水力当量直径在1mm到20mm之间。冷却管束9外接冷却水系统，冷却水系统包含水泵11、冷源12。冷源是自然冷源或人工高温冷源。
43.图2为本实用新型应用于既有建筑的外窗节能改造的结构示意图，改造部分和既有建筑外窗高度一致，改造部分包含遮阳装置3、中间分隔层4、冷却管束9和内层玻璃8。既有建筑外窗玻璃24和中间分隔层4形成外侧空腔2，内层玻璃8和中间分隔层4形成内侧空腔7；中间分隔层4上下部位分别开有孔隙5，连通内外空腔；遮阳装置3内置于外侧空腔2中，冷却管束9内置于内侧空腔7的上部，高度不低于窗体高度的三分之二。改造部分和既有建筑外窗在窗框部位采用螺栓连接或黏合剂连接。图2所示为采用连接黏合剂14连接。
44.在夏季太阳辐射较高，或室外温度较高的时候，遮阳装置3吸收太阳辐射的热量以及室外和外侧空腔2之间的温差传热会加热外侧空腔2空气，内侧空腔7上部的冷却管束9会冷却内侧空腔7上部高温空气，在重力场作用下，内外侧空腔中的冷热空气形成自然循环流动。中间分隔层4将空腔中的热空气和冷空气隔离，冷空气直接与内层玻璃8相接触，有效降低从窗户传向室内的热量，减少空调冷负荷。冷却管束9处于内侧空腔7上部的高温区域，便于使用较高温度的冷却水冷却空气；该结构布置下使得冷却管束9表面处的对流换热得到强化，提升冷却效率，减少换热面积，节省材料。
45.如图3和图4所示，在中间分隔层4的上下部开孔隙5连通内外侧空腔时，可以开圆形孔隙22和长条形孔隙23。
46.如图5所示，可以利用窗框6开窗框孔隙15连接内外侧空腔。
47.冷却管束9可以采用单列布置或多列布置。多列布置时，可以采用顺排或叉排的方式，图6展示了冷却管束9采用两列叉排的布置方式。
48.冷却管束9可以采用串联或并联的布置方式。如图7所示，采用串联连接时，冷却水进水口13在下部，冷却水出水口10在上部，形成逆流，以提升自然冷源或人工高温冷源的利用效率。图8所示为并联连接的示意图。
49.冷却管束9上可以增设肋片以提升冷却管束的换热量。肋片形式可以是直肋片17，如图9所示；肋片形式也可以是环形肋片18，如图10所示。
50.内层玻璃8在对应冷却管束9高度以上区域可以设置为非透明低导热材料，减少空腔上部高温区域向室内的传热量，同时也可以增加美观性。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。